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第168章 科幻引擎(五)(3 / 4)

推进器或火炬飞船

“火炬推进器” 一词常被用于描述核聚变反应推进系统 —— 这类系统通常只能将不超过 1 的燃料质量转化为能量。但该术语的最初含义,源自罗伯特?海因莱因 1953 年的短篇小说《太空电梯》(skylift)中描述的 “火炬飞船”的物质转化为能量。

这种 “全质量 - 能量转化”

与反物质推进相比,“将物质直接转化为能量” 的方式具有明显优势:它允许航天器使用从任何来源获取的物质作为 “燃料”,而无需进行复杂且危险的反物质制造和存储。

有些观点认为,若一艘航天器的 “排气速度 x 推力” 乘积达到极高数值,即可被称为火炬飞船 —— 例如:

加粗 - 可变比冲磁等离子体火箭

可变比冲磁等离子体火箭(简称 vasir)是一种航天器推进技术,属于电热推进器的范畴。其工作流程如下:

1 能量来源:通过反应堆、电池或太阳能电池板产生电能;

2 电离推进剂:电能用于产生无线电波,将中性、惰性的推进剂(通常是氙或氩等惰性气体)电离 —— 推进剂失去一个电子,获得正电荷;

3 加速等离子体:电离后的推进剂(等离子体)被注入一个布满电磁铁的空心圆柱体中,电磁铁像粒子加速器一样对等离子体施加作用力,将其以极高的速度(等效温度约为 100 万度)从航天器尾部推出。

相比之下,大多数化学火箭燃料的排气温度仅为数千度。

可变比冲磁等离子体火箭及类似的发动机设计,使得配备优质电源(如核裂变 / 核聚变反应堆,或太阳能、能量束等外部电源)的航天器,能够以极少量的燃料实现极高的速度。

加粗 - 曲速推进器

尽管阿尔库比勒曲速推进器和《星际迷航》中的曲速推进器是最着名的曲速推进器实例,但 “曲速推进” 这一类别早于这些概念,其内核思路是:

因此,人们提出了许多利用时空扭曲实现航天器推进的设想。此外,时空扭曲还能规避相对论对超光速飞行的限制,并且理论上可能实现 “低燃料 / 低能量消耗” 的太空旅行。

需要注意的是,利用时空扭曲实现超光速飞行仍面临诸多问题,这些问题可能使这种应用从根本上无法实现。但即便如此,时空扭曲在亚光速旅行中仍具有实用价值 —— 实际上,引力辅助机动(利用行星、恒星等大质量天体的引力加速)就可被视为时空扭曲在推进中的一种应用(大质量天体本身就会扭曲时空)。

然而,大多数曲速推进概念不仅需要 “收缩空间”(普通质量和引力就能实现这一点),还需要 “膨胀空间”—— 这需要使用负质量或负能量。目前,尚未有确凿证据表明负质量存在,负能量的存在也仅在卡西米尔效应和真空能量的相关研究中存在争议(尚无定论)。

加粗 - 虫洞推进器

虫洞推进器是克拉克科技的一种实例,它利用虫洞进行推进,但并非 “穿越虫洞旅行”,而是 “通过虫洞从外部获取燃料”。

若虫洞确实能够被制造出来,其形成过程可能存在以下限制:

若上述任何一种限制成立,利用虫洞进行旅行的另一种方式是:

类似地,“星门” 式的 portals(传送门)技术也可用于:

今天,我们探讨了众多航天器发动机,从经典设计到遥远未来的设想,其中一些或许能让我们实现前往其他星球的梦想。但目前,我们仍主要依赖火箭技术,而一个非常现实的问题是:在火箭技术对环境造成负面影响之前,我们能将其规模扩大到何种程度?

遗撼的是,许多技术(尤其是交通领域的技术)都会对环境产生各种负面影响,无论是森林砍伐、碳排放

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