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第165章 科幻引擎(二)(1 / 4)

加粗 - 核聚变火炬推进器

“火炬飞船” 一词最初指的是能够将物质完全转化为能量的航天器,而核聚变火炬推进器则是一种通过将核聚变燃料(甚至可能是基础氢元素)转化为能量,并利用核聚变产生的能量加热剩馀物质作为推进剂,从而实现高速飞行的推进系统。

由于核聚变需要在数百万度的高温下进行,无法在常规的燃烧室中发生,因此通常需要借助磁约束技术,并且需要大量设备将核聚变释放的辐射和热能转化为电能,再通过离子推进器或等离子体推进器等设备加速推进剂。

然而,在实际应用中,这些限制会极大地制约核聚变动力航天器的最大速度和加速能力 —— 这正是核聚变火炬推进器的设计意义所在

核聚变火炬推进器的设计思路是:让核聚变反应在航天器尾部直接发生,使推进器本质上象一架 “火箭飞机”,而非需要复杂内部结构(以避免熔化、爆炸或被强伽马射线和中子辐射侵蚀)的反应堆或发动机。

目前,已有许多基础的理论设计方案,科幻作品中也有大量相关设置。其中,最着名的当属《太空无垠》系列中提到的爱泼斯坦推进器,它就是一种核聚变火炬推进器设计。

核聚变火炬推进器深受太空探索爱好者的青睐,因为它常被认为是最接近现实的 “近未来技术”—— 一旦实现,必将使太空旅行(包括星际旅行和地空往返)变得切实可行。不过,正如我们在其他讨论中提到的,还有一些技术复杂度更低或可并行发展的技术方案,同样有望实现星际殖民。

加粗 - 引力偶极子推进器

引力偶极子推进器是一种利用负质量的无反冲推进器,其设计采用哑铃状结构:航天器一端装有负质量球体,另一端装有正质量球体。

该推进器的工作原理基于负质量的一个推测特性:负质量会被正质量吸引,但同时会对正质量产生排斥力。因此:

这一概念与直径推进器类似。罗伯特?l?福沃德曾描述过一种采用这种技术的航天器设计:在航天器前端(正面)放置一个常规正质量球体,在后端(尾部)放置一个负质量球体。”(light hugger),即能以接近光速的速度飞行的航天器。

通过翻转航天器的方向,即可实现减速。航天器的加速或减速能力取决于其推进质量与有效载荷的比例,并且它或许能够通过物理方式 “锚定” 在任何较大的天体上。

尽管初看之下,这类航天器似乎违反了能量守恒或动量守恒定律,但目前尚无定论 —— 它是否真的违反这些定律仍有待验证。

加粗 - 引力推进

引力推进是一个统称,函盖所有通过操控人工引力、利用反重力、定向引力波、引力子束、特定类型的牵引光束,或是通过 “隔绝” 引力来实现移动的航天器推进系统。

尽管我们通常将这类技术归类为克拉克科技(详见我们的《克拉克科技:反重力》节目),但从理论上讲,引力或许能够通过除 “质量” 之外的其他方式来操控或产生。

理论上,引力推进器还能规避快速加速带来的常规问题。艾萨克?阿西莫夫的《基地边缘》(《基地》系列第四部)中就描绘了一种采用此类推进器的航天器。通常,快速加速会导致航天器内部物体因加速不同步而受损,但当航天器 “落入” 引力场时,由于引力会均匀作用于每个粒子(忽略潮汐力),无论加速强度或速度有多高,都不会出现这种损伤。

因此,具备这种特性的引力发动机能够让人员和货物安全地实现超高速加速,这对于短途太空旅行,或是能够达到极端相对论速度的星际航天器而言,都具有不可估量的价值。

加粗 - 霍尔效应推进器

霍尔效应推进器是离子推进器的一种,以埃德温?霍尔及其发现的霍尔效应命名。根据所使用的推进剂不同,它会喷射出色彩绚丽的等离子体射流,这一特征使其易于识别。

霍尔效应会在垂直于磁场的方向上产生电势差。基于这一原理,霍尔效应推进器的设计如下:

1 构建一个圆柱形腔体,并在内部放置一个大型磁性螺线管,产生强磁场;

2 电离后的粒子会在磁场作用下沿腔体轴线加速(与普通离子推进器类似);

3 磁场本身负责电离推进剂,并将电子与离子一同向后推送,确保离子喷出时呈电中性。

霍尔效应推进器在人类登月之前就已问世,此后不断改进,衍生出多种类型,其排气速度最高可达目前最先进化学火箭燃料的 10 倍。

不过,与大多数电动推进技术一样,霍尔效应推进器面临着 “高推力” 与 “高效率” 的权衡 —— 它的推力非常小。。。因此,霍尔效应推进器无法用于航天器的地面起飞。

然而,若能持续加速,其最终速度依然可观:

相关条目:离子推进器(ion drive)、可变比冲磁等离子体火箭(vasir)

加粗 - 霍金辐射推进器

霍金辐射推进器利用小型黑洞产生的霍金辐射来驱动光子火箭。

根据理论,黑洞会随着时间的推移逐渐 “蒸发”,并主要以光子的形式释放能量,且质量越小的黑洞,蒸发速度越快:

通常认为,霍金辐射推进器会使用质量在 100 至 1000 千吨范围内的黑洞。对于更大的航天器,不会使用单个更大质量的黑洞(因为黑洞质量越大,功率越低,尽管寿命长得多,总能量输出也更高),而是采用多个上述质量范围的黑洞。

我们在《黑洞系列》节目中探讨了将黑洞用作航天器动力源和武器的方法,包括制造黑洞的假想技术。

从已知物理定律来看,霍金辐射推进器的原理似乎是可行的,因此我们不一定将其归类为克拉克科技,但它确实处于克拉克科技的 “模糊边界”—— 尤其是在如

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