这种湮灭过程本身并不具有爆炸性,而且在自然界中十分常见。许多粒子在衰变过程中会释放正电子,即便在人体内也是如此,这些正电子会迅速与电子发生相互湮灭。
但当反物质达到一定数量时,其能量释放能力会让核弹相形见拙。仅 1 千克反物质与 1 千克普通物质发生湮灭,释放的能量就相当于一枚 43 兆吨当量的氢弹,堪比人类测试过的最大热核设备 ——“沙皇炸弹”,而 “沙皇炸弹”。
反物质的另一大优势在于,除了可能需要的磁约束设备外,无需其他复杂硬件就能实现能量释放。目前,制造和存储反物质是其应用的两大主要障碍。关于反物质制造的基本理论和技术,可观看我们的 “反物质工厂” 节目。
假设我们能够制造并存储反物质,那么将反物质与等量普通物质相结合,通过类似火箭喷管的设备利用磁场进行喷射,就能形成一种排气速度达到光速的光子火箭。
理论上,像 “瓦尔基里” 这样的反物质航天器,速度有望达到光速的 92。在这一速度下,航天器上的船员每经历不到 10 小时,地球上就会过去一天;航天器上度过 40 年,地球上则会过去一个世纪。
因此,在已知科学理论框架下,反物质通常被认为是能量最强的火箭燃料。然而,由于反物质在自然界中极为稀有,且制造和存储难度极大,人们常常会考虑更经济的反物质利用方式,例如反物质消融光帆和反物质催化核聚变。
电弧喷射火箭
电弧喷射火箭(也称为电弧喷射推进器)是一种电动航天器推进方式,常用于小型航天器,因其结构简单、体积小巧。
电弧喷射火箭通过一对电极产生电弧(与传统电弧焊枪产生的电弧类似),电弧会使推进剂汽化并将其向后推送。电弧与推进剂随后会转化为等离子体,继续向后穿过推进器,并在阳极和阴极的作用下加速。
这是一种低推力、高效率的火箭类型 —— 在任意时刻产生的推力都非常小,但排气速度极高。氨是电弧喷射火箭中常用的推进剂,其排气速度通常为 9000 米 / 秒,是典型化学火箭的两倍多。
与同类的电阻加热喷气发动机相比,电弧喷射火箭的效率通常更高,但两者都存在耐用性和寿命方面的问题,尤其是电极易受损。无电极设计(如脉冲感应推进器)正试图解决这一问题。
偏差推进器
偏差推进器是 “克拉克科技” 发动机的一个例子,其工作原理并非扭曲时空,而是局部改变宇宙的物理常量 —— 在这种情况下,是改变航天器前后方的引力常量,使航天器本质上 “落向” 目的地。
目前,我们尚无改变物理常量的方法。而且,即便偏差推进器能够正常工作,航天器中心也可能会产生奇点。不过,这类航天器在从 a 点移动到 b 点的过程中无需消耗任何燃料,并且偏差推进器似乎能为制造发电和供能的永动机提供可能。
当然,也完全有可能,改变物理常量的技术仍然需要遵循能量和动量守恒等物理定律。
黑洞推进器
黑洞推进器是一类假想的航天器推进方法,其应用范围广泛,既可以利用天然黑洞为航天器加速和改变航向,也可以 “操控”移动整个恒星系统
其中最广为人知的一种设计,是利用质量在亚百万吨级的微型黑洞产生的霍金辐射来工作。其他方法还包括利用彭罗斯机制或类似原理,将物质注入黑洞(通常假设是质量超过百万吨级的微型黑洞),在物质下落过程中,其 20 至 40 的质量能量会以辐射形式释放出来,从而获取能量。
通过这种方式从黑洞获取能量,在技术层面上并不复杂,本质上与其他核反应过程类似,都是吸收黑洞释放出的高能光子。人们认为,可以利用磁场将这类黑洞与航天器或