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NASA早在1996年就启动研究曲速引擎,已过二十多年,现在怎么样了

距离地球最近的恒星系在4光年外,最近的超级地球大约在100光年外,银河系直径高达15-20万光年,仙女星系则在254万光年外,即使人类以高亚光速速度飞行,那么按人类的寿命计算,其实也爬不了多远!因此在星际迷航中有一种非常有趣的说法,只有人类实现了曲速飞行,才能被接纳到银河系文明联邦。

曲速引擎和曲率引擎

曲速引擎是其实在很多科幻小说或者影片中被采用,但应该《星际迷航》最系统化的论证和展现,曲率引擎则是《三体》中提出的概念,尽管名词差了一个字,但两者本质上并无差异,只是在实现细节上有所不一样!

《星际迷航》中交代的曲速引擎是泽弗拉姆·科克伦所开发,试飞时间是2063年,试飞的飞船是“凤凰号”,而距离地球12光年外的瓦肯星人则更早的实现了曲速引擎,并且速度要比人类的飞船高得多!在凤凰号的试飞圆满成功、在科克伦回到地球后不久,瓦肯星科考船T'plana'hath降落地球,与人类进行和平的第一次接触!

第一艘曲速试航的凤凰号飞船

当然这是《星际迷航-第一次接触》中的情节,人类只有实现了曲速飞船才被其他文明所接纳,《星际迷航》中假设了一个前提,即不能随意干扰低等级文明的发展进程,甚至出现在他们面前都是不被允许的!

曲速引擎的速度

曲率引擎则是在刘慈欣《三体》中出现,三体人率先开发出了曲率引擎,但试飞的航迹被超级文明发现而因黑暗森林的设定下被摧毁,因此失去了母星的三体人开始流浪宇宙,为什么没有加快入侵地球是因为两个恒星距离太近,地球迟早会被发现,而程心为首的地球掩体组织则打算做缩头乌龟,躲在木星后沾沾自喜,以为小聪明可以躲过毁灭。

结果这次毁灭太阳系的是二向箔,全方位无死角攻击,幸亏维达偷偷制造了曲率飞船星环号,让程心跑了出来。二向箔到达的时间是公元2400年!

实现两种引擎还有多久?

曲速引擎和曲率引擎都是以扩张飞船后方的空间,压缩飞船前方的空间作为飞船的驱动力的,唯一的差异是曲速引擎同时会给自身制造一个静止空间的时空泡,将飞船包裹在时空泡内,而曲率飞船则没有,因此两者的表现也是大相径庭,曲速飞船的时间和地球是同步的,而曲率飞船则存在严重的钟慢效应,因为曲率飞船与空间存在相对速度,无法逃避相对论效应所致。

曲速引擎和曲率引擎在原理上成立吗?

从原理上来看并没有什么特殊问题,宇宙的膨胀就是空间扩张所致,而空间的膨胀可以将遥远的星系以超光速的速度推走,这一点来看是没有问题的!但其中的关键是,要如何压缩飞行器前方的空间,又同同时拉伸后方的空间,还要给自身制造一个时空泡?

但不要以为这只停留在科幻小说中,1992年物理学家米格尔·阿尔丘比尔做出一个理论解,这个模型允许引擎以超过光速旅行,但随后的计算却发现,这个模型需要大量的负能量或质量!1994年物理学家米给尔·阿库别瑞提出了波动方式展延空间,为这个理论铺路,因此后来就被称为阿库别瑞引擎!

这个模式在爱因斯坦广义相对论的条件下建立了一个特殊的时空度规,它能在飞船的前方收缩空间,后方则扩张空间,并且在两者之间会连成一段平直的时空泡,因此飞船在泡泡内是不动的,动的只是空间,所以飞船的时间体系和地球是一致的。

但同样需要大量的负能量,需要奇异物质来实现,阿库别瑞声称卡西米尔效应可以满足阿库别瑞引擎的负能量需求,当然这已经到了量子力学的范畴,而广相并不包括量子力学,但两者结合的量子引力论认为是阿库别瑞引擎无法实现。

NASA的突破性推进物理计划

1996年美国国家航空航天局(NASA)成立了突破性推进物理计划(Breakthrough Propulsion Physics Program, BPP),这是一个非常科幻的计划,所涉及的很多技术可能我们都没听说过,包括如下:

突破性推进物理计划的几个目标

其中Space drives就是研究曲速引擎的,不过这项计划已经在2002年戛然而止,因为到现在为止曲速引擎中所有涉及的技术,科学界连方向都摸不到!

当然关于曲速引擎也提出了N种科幻理论,也曾有新的理论将所要求的能量降低到I型文明所能达到的层次,但这只是一艘飞船,就需要行星级别的能量来驱动,这肯定是哪里出了问题,只是很可惜即使如此,也还停留在数学计算上,工程实现则更是没有时间表。

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