曲速引擎在美國著名科幻片星際迷航中,曲速引擎帶領人類在星係內超光速穿梭。超光速旅行真有可能嗎根據愛因斯坦的廣義相對論,如果擁有負質量,超光速就並非不可能。有了負質量,就能扭曲時空形狀,從而允許在極其遙遠的位置之間的運輸。
擁有負質量的東西包括物體和空間的行為極為怪異,可以使引力場不複存在或者不會對物體或空間造成影響。雖然我們都沒見過擁有負質量的東西,但量子力學允許這樣的東西存在。理論物理學界對負質量是否可用於太空旅行一直存有爭議,原因是扭曲時空所需要的能量大得實在令人難以置信,遠遠超過從一顆恒星上所能得到的能量。
如果能夠捕捉到足夠的能量,就能扭曲一塊時空區域,創造“曲速泡”或稱“時空泡”。這個“泡泡”的大小隻容得下一艘星際飛船。“泡泡”前方的時空將被壓縮,背後的時空將膨脹,由此推進飛船前進。可是,能量從哪裡來能量又怎樣產生
科學家過去估計,創造一個“曲速泡”所需的能量,相當於一個星係的質量愛因斯坦向我們證明了質量和能量可以互換,而質量和能量都能塑造時空。現在,科學家相信,也許木星的質量就足夠了。但即便這樣,我們也仍有很長的路要走。請注意哪怕最大的氫彈,也隻能把幾千克的物質轉變為能量。在“曲速泡”的規模上扭曲時空並非21世紀的科學技術所能做到的,甚至就連進行這方麵的實際試驗都很遙遠這個理念至今仍停留於理論。至少從目前來看,像星際迷航中那樣的由雙鋰晶體驅動的曲速引擎仍然停留在電影道具階段。射速能量帆
早在1610年,在注意到彗星尾巴被吹離太陽方向之後,德國科學家開普勒就提出了用帆推動飛船的設想。今天,真的有了由太陽帆驅動的飛行器,例如由太陽輻射加速的星際風箏飛行器。不過,使用這樣的飛行器,哪怕就是到達距離地球最近的非太陽恒星,也要花幾千年時間。有可能真正實現星際飛行的是一種21世紀的飛船,即射速能量帆,簡稱帆飛船。這一理念就是利用電磁波傳輸能量穿越太空的能力,在超遠距離產生力量。射束的來源投射器再加一部天線,把強力激光或微波投射到一麵超大帆上。帆發射激光束或微波束,獲得動量“推動”飛船。這樣的飛船出現在好萊塢科幻大片星球大戰的第二集中。投射器的樣子頗像人造衛星的接收天線碟,隻不過要大很多很多倍。
帆飛船最昂貴的部分是投射器。它將利用開采自月球或小行星的材料在太空中建造,定位在靠近太陽的地方,以強烈的太陽能為動力源。射束能量的最大優勢就是把沉重的投射器丟在後麵,而光帆攜帶著乘員和荷載被驅離到很遠的地方。接著,投射器可重新用於未來的任務。就像19世紀的鐵路,一旦鋪就鐵軌,列車本身的費用就小多了。帆飛船的物理學原理已被證明,但如何建造超巨型的投射器和太空帆是大問題。投射器的寬度可能達數千米,太空帆的長度可能達幾百千米。經濟學研究表明它們效率太低而費用極大,但科學家仍在探尋射速能量帆是否有朝一日可能適用。步驟二深空導航
選擇路線並不難,難在尋找參考位置和克服星際風險。目標恒星已經選定,但浩瀚太空,我們怎樣才能知道我們的飛船在什麼位置呢為了確定星際飛船的位置,可以利用三角測量法來測定飛船與已知的幾顆恒星之間的角度,或者定位多顆脈衝星。脈衝星是旋轉的中子星,它們以短到幾千分之一秒的時間間隔發出規則的強烈微波脈衝。星際飛船的速度可通過計量脈衝頻率來確定。隨著飛船移動,飛船速度將需要運用多普勒頻移來進行調整。還有,星球之間的空間並不空曠,星際塵埃也是個大問題。雖然單粒塵埃的直徑可能隻有幾百萬分之一米,但一艘穿行距離為10光年的星際飛船的每平方毫米麵積得忍受1000次撞擊。在前往半人馬座阿爾法星的旅途中,飛船將緩慢卻又持續地遭遇星際塵埃的撞擊或稱侵蝕,船體將被撞破。避免這種侵蝕的一種途徑,是在飛船前方幾米處設置一麵金屬箔板。來襲的塵埃微粒穿越箔板,穿出時已經離子化作為帶電電子或離子,然後擊中一麵靜電屏蔽盾某種“力場”,或許是一個充電網格。這麵“盾牌”將保護它後麵的所有飛船部件。隻需幾千伏特就能讓電子轉向,而要讓離子轉向則需要100萬伏特。
對真空的深空而言,產生這樣一麵靜電屏蔽盾並不是問題。因此,剩下的風險就是較大的微粒。這樣的微粒雖然很罕見,但我們不知道它們究竟有多罕見,是否會構成威脅。不過,來自飛船的離子化激光脈衝在雷達導向之下應該能阻止它們。深空旅行自己導航科學家最近宣布,到達生命儘頭的恒星或許有助於飛船進行深空旅行時的導航。網,網,,...:,找書加書可加qq群952868558