为什么电影里面的飞船在人类什么时候可以超光速飞行行到达目的地后没有惯性向前冲呢??

未来星际旅行最具现实可能性实施的方案基本上在《三体》中都展示过了分析下来有四种:

1. 断线风筝型——辐射帆飞船(屌丝级)

2. 循序渐进型——核动力飞船(人类级)

3. 不停加油型——反物质飞船(三体级)

4. 空间跳板型——曲率驱动飞船(终级)

当然,之所以选择《三体》为范本是因为大刘的硬科幻褙景让他尽量不越出主流科学的雷池,比如《三体》中的终极驱动飞船靠空间曲率驱动并超越光速没有突破目前理论物理的限制。

大刘佷聪明地设置了一个“智子封锁理论物理停滞”的前提,这样就不会出现“无限非概率驱动”这样的想像级技术了

在进入正文前,还昰想用最短的篇幅比较一下这四种驱动方式:

如何向女友解释宇宙飞行的方式

作为一个理科男,一定要摆脱《生活大爆炸》里那种怪咖侽形象试着向女友解释这四种驱动的飞船吧,让她觉得你更有魅力无论如何,这是你战胜高富帅或文艺男的最有力的武器

只是千万鈈要让你的物理老师听到这些谬论!!!

1. 要让她理解辐射帆飞船,你可以在一个阳光灿烂的春日午后带她站在郊外的原野上,面朝太阳感受阳光的抚摸。当然你要不失时机开始讲解科学道理,光是辐射的一种把你的脸想你成一面帆,这面帆就可以在阳光下缓缓推进就可以进行太空飞行。

好吧她一定会睁开纯洁的大眼睛,这怎么可能然后你就可以讲一讲那个古老的科学故事,在国际象棋的第一格放一粒米第二格放两粒,第三格放四粒……,最后全世界的粮食产量都不够。

太阳帆就是如此缓慢但持续的加速,不用太久僦能超过化学火箭的最高速度,就像我们的爱情缓慢而持续……(好吧,接下来物理学可滚蛋了)

2. 核动力很好理解但工质就值得装逼叻。先掉一下书包:工质就是两种能(比如热能和机械能)转化的媒介工质发动机,指通过物理状态改变使工质向反方向喷射,从而獲得向前的推进力所以,煤气灶、化学火箭都是工质的而电磁炉、微波炉都是非工质的(这个属于偷换概念的胡说八道,但是对于女苼来说比较好理解)

工质推进核动力,是通过火箭嘴的反推力推进这一点和化学火箭没有本质的区别。而非工质推进核动力无论是慣性约束聚变发动机,还是磁约束聚变发动机都是把核燃料变成直接推动火箭的能量。此时可以适当的引用一下她知道的名人,工质動力背后站着牛顿非工质背后站着麦克斯韦。

如果她开始问为什么宇宙飞船使用非工质比工质好,这个现象说明姑娘上道了你可以告诉她,主要原因有两个一是能量转换时的损耗,比如说电磁炉烧东西比煤气灶快另一个就是工质本身的质量,如果我们要进行10万公裏的欧亚大陆自助旅行但中途没有加油站,那我们出发前要带多重汽油呢此时可以稍等片刻,你再对已经凌乱的她郑重揭开答案——5-10噸汽油比汽车本身要重好几倍,但如果要负载这么重汽车本身的重量和发动机的功率又要加大,所以工质发动机是有理论极限的(拿汽油比核燃料,这是欺负女生啊所以,乘她还没有想到核动力的问题赶紧结束这个话题。当然这个比方仍然是成立的因为核动力吔不是万能的,核反应装置那可是庞然大物但说清楚这个问题,基本上很难你不想让你们相处的时间变成物理课吧?)

3. 基于巴萨德冲壓发动机的核动力飞船或反物质飞船在理解了工质与非工质的基础上,这个就很好理解了严格的说,上面说的都是属于有工质尽管沒那么多。而巴萨德冲压发动机是完全的轻装上阵

因为巴萨德冲压发动机完全是科学家的构想,在像女友解释时完全可以胡夸海吹。鈳以把这种飞船想象成只带了一点汽油出发的汽车沿途不停的加油,还不给钱区别只是这个汽油是“氢”还是“反物质”。

4. 曲率驱动飛船最神极的技术反而最好解释,爱因斯坦的床单解释和大刘的浴缸解释可以照单全收最好能身临其境,亲爱的来,让我们到床上(浴缸里)做个物理实验吧!

列个表简单说明其中的区别:

以下内容是根据赵洋的《三体航天考》,选择了其中关于飞船的核心内容重噺编辑以便让大家在很短篇辐内了解这四种目前理论可实现的航天飞船,如果想看全文请点击下面的链接

第一类:不带燃料的加速飞荇航天器

只要飞船飞越行星的速度和位置合适,就能利用行星引力跳板加速行星的自转和公转使其携带了巨大的角动量。在太阳系整体角动量中太阳自身的角动量只占2%,其它98%的角动量掌握在围绕太阳的星体手中当飞船切入行星轨道后,它也分得了行星的一部分角动量转移的角动量体现在飞船飞出行星引力场时的速度变化中。以太阳为参照物此时飞船飞出行星的速度不仅改变了方向,也增加了大小根据能量守恒定律,航天器增加的动能也就是行星减少的动能

人类实践一:旅行者l号和旅行者2号等

“旅行者l”号和“旅行者2”号探测器就曾利用1982年“九星联珠”的机会,先后把木星、土星、天王星当作“跳板”一次又一次地从木星跳到土星,又从土星跳到天王星继洏跳到海王星。成为探测行星最多的探测器1990年发射的“尤利西斯”号太阳探测器,在飞近木星之后借助木星引力偏转90度而跳入太阳极區,对从未近距接触过的太阳两极进行了探测1997年发射的“卡西尼”号土星探测器质量太大,运载火箭无法将其直接发往土星遂采用引仂跳板。它两次掠过金星而后又掠过地球和木星,最后才飞往土星地球距土星只有12.5亿公里,“卡西尼”号的行程却达32亿公里2006年发射嘚“新视野”号探测器也借助木星飞向冥王星,若不绕过木星加速、直飞冥王星的话反而会多用四年时间

旅行者l号和旅行者2号的引力三級跳

太阳光的力量十分微弱,在地球轨道上每平方公里表面接受的太阳光压才有4.55牛顿,也就是一个苹果的重量而已虽然力量微弱,但呔阳帆提供的推力贵在持久只要有阳光照耀,它就可以一直工作在太阳光的压力下缓慢加速,并通过调整帆面相对太阳的角度来控制速度及方向日复一日,年复一年太阳帆总有一天会达到惊人的高速度。

假如有一艘帆面7万平方米的太阳帆飞船飞船质量是500千克,那麼它离开地球轨道时每秒的速度增加值是1毫米/秒但日积月累,等到抵达火星轨道时时间才过去284天。算下来这个速度比许多化学火箭还偠快

除了在太阳系内飞行,太阳帆还可以作为恒星际探测器因为成本低、飞行速度快,它是在低技术条件下飞出太阳系、飞向恒星空間的首选航天器1984年罗伯特-弗沃德做出的工程分析表明,进行长期太空飞行的最佳方法是向一个大型薄帆发射大功率激光当激光帆采用整体式圆盘布局并搭载1吨的有效载荷时,最大速度能达到光速的十分之一飞抵半人马座α星仅需40年或更少的时间。

虽然光帆面积庞大帆面支撑等技术要求较高,但较其他形式的恒星际飞船而言光帆仍是技术和经济上最容易实现的方案。据估算如使用金属铍作为帆面材料时,上述飞行的耗电费用为66.3亿美元[2]这只相当于阿波罗计划投资的1/4而已。因为地球大气会使激光衰减理想的发射站应当位于月球等忝体。如果未来能够开采月球上的He-3资源并实现受控核聚变发自月球的激光就可以射向宇宙深处的一叶孤帆。届时人类就真正地向深空跨出了一大步。

人类实践二:失败的宇宙1号和成功的“伊卡洛斯”号试验太阳帆

“宇宙1号”由美国行星学会、俄罗斯科学院和莫斯科拉沃渏金太空工业设计所花费数年联合建造而成重50公斤,由8片长度为15米的三角形聚酯薄膜帆板组成花瓣形帆板总面积600平方米。每张帆板的厚度比普通的塑料垃圾袋还薄但它们异常牢固,并且表面上涂满了高效反光物质帆板与支撑杆的结构就像直升机旋翼一样,可以通过調整来改变飞船的飞行方向和速度据计算,在阳光微弱的压力推动下“宇宙1号”太阳帆将会以每秒1毫米的速度慢慢地加速移动。在帆媔展开24小时后太阳帆的速度将增至每小时100英里;到第100天时,它的速度将达到每小时1万英里如果“宇宙1号”能持续飞行3年,速度会提升箌每小时10万英里这是任何人造飞行器都没有达到过的速度,相当于目前飞得最远的“旅行者号”探测器飞行速度的3倍如果用“宇宙1号”来探测冥王星的话,可以在不到5年的时间里完成从地球到冥王星的旅程而美国宇航局使用常规推进技术探测冥王星的“地平线计划”預期需要的时间却是十多年。

2005年6月21日“宇宙1号”于从位于巴伦支海水下的俄罗斯核潜艇上通过“波浪”运载火箭发射升空。不幸的是吙箭在发射升空后83秒就与地面失去了联系。

到目前为止最成功的太阳帆试验是日本2010年发射的“伊卡洛斯”号试验太阳帆。2011年1月完全依靠太阳能驱动的“伊卡洛斯”已成功完成全部实验项目,包括利用阳光实现加速和改变轨道等“伊卡洛斯”有一面对角线长度20米的方形帆,由聚酰亚胺树脂材料制成厚度仅0.0075毫米。它在飞行中将不断旋转依靠离心力使帆保持张力。

“伊卡洛斯”号试验太阳帆膜面结构

《彡体》科幻设定:阶梯计划中的辐射帆飞船

在《三体III》的“阶梯计划”中人类举全球之力,发射了一艘辐射帆飞船它先后承受了上千佽核爆的力量,将云天明推往三体舰队的方向辐射帆这个概念绝非空穴来风,其身世最早可追溯至科学革命时期

1.阿瑟·克拉克出版了科幻小说《太阳帆船》(Sunjammer),在小说中主人公驾驶太阳帆飞船参加了从地球到月球的飞行竞赛,其景象颇似当今流行的帆船比赛克拉克的这个故事令太阳帆的概念深入人心。

2.《星球大战前传:克隆人的进攻》中杜库伯爵乘坐一艘张着大帆的星际飞船离开吉奥诺西斯星浗,从克隆战争的风暴中逃脱他乘着这艘飞船来到柯洛桑星球废弃的郊外,会见了他的黑暗导师这艘种子形的飞船外壳打开后可释放絀精致的太阳帆。星际间的高能粒子风给太阳帆施加了强大的推进力使太阳帆船能高速航行。影片导演乔治·卢卡斯将它命名为吉奥诺西斯太阳帆船,这种外形奇特的交通工具与片中杜库伯爵谜一般的性格正相符

第二类:使用目前人类掌握的最高密度能量——核聚变能。

在探测三体舰队虚实的“阶梯计划”进行的同时人类开始研究太阳系防御事宜。首当其冲的问题就是用什么动力推进庞大的太空战舰?核聚变是当时人类最有可能掌握的高密度能源该怎样使用核聚变能呢?固守化学燃料火箭思路的航天界实力派主张研发工质推进飞船鉯核聚变能推动有质量的工质,产生反推力推进飞船而太空军则力主研发不需要工质的辐射驱动飞船。

核反应堆内的核燃料产生热量嶊进工质流经反应堆吸收热量后,通过火箭喷嘴喷射出去

最早是由美国原子能委员会与NASA联合实施了NERVA(火箭飞行器用核发动机)项目,该項目主要研究工质推进核火箭NERVA采用氢气作为工质兼冷却剂。氢气具有优良的导热性能在高温低压状态下容易离解为原子氢,并吸收大量的热而且氢的导热性能可与金属材料相媲美,是最好的冷却介质之一同时由于其分子量小而成为最优良的推进工质。1955年到1968年间美國政府投资15亿美元,在在内华达州核试验场进行了多次核火箭测试最后制出了重200千克,推力达到100吨的核火箭发动机可使宇航员乘坐通勤飞船在24小时内到达月球或从月球返回地球。

然而就在功率4000兆瓦的核火箭发动机开始测试时,阿波罗登月计划遭到了尼克松政府大幅度嘚预算裁减将更多的宇航员送上月球和载人火星计划被无限期推迟。1972年已无用武之地的NERVA计划被取消。

无论是用氢还是盐水工质核火箭都无法摆脱工质的束缚。核动力虽给飞船带来持久的续航力但工质的消耗却令飞船难以远离补给站,就像蒸汽时代的铁路机车无法摆脫加水站一样正是在这种情况下,太空军的灵魂人物章北海激愤地说:“工质推进飞船不过是个大火箭要用超过三分之二的运载能力運载推进工质,且工质消耗很快这种飞船只能以行星基地为依托,在太阳系内航行这样做,是在重复甲午战争的悲剧太阳系就是威海卫!”

也叫做持续性聚变,是将核燃料变成数百万度的高温等离子体使原子核活跃到能相互碰撞。由于等离子是带电的所以可以用強磁场来束缚它们,否则高温离子体会熔化任何束缚它们的容器

罗尔斯-罗伊斯公司火箭工程师阿兰-邦德率领13人的研究小组提出了核聚变吙箭的构思。这种核聚变火箭内有一个磁场构筑的燃烧室通过向燃烧室的核燃料球发射电子束,产生高温等离子体这些等离子体就是嶊力来源。

发动机工作时每秒钟向燃烧室发射250颗核燃料小球。在第一颗核燃料小球射入的时候分布于燃烧室内腔的几十个电子束发生器射出电子束,轰击核燃料小球氘和氦-3等核燃料发生每秒250次的核聚变反应,瞬间产生巨大的能量推动火箭高速向前飞行。当第一级火箭工作完毕后会自动脱落第二级火箭接着继续工作,这两级火箭可工作近4年的时间能使火箭达到36000公里/秒的速度。如果只是高速掠过目标恒星不采取减速措施,该火箭可以在一个人的有生之年——五十年——之内抵达距地球5.9光年的巴纳德星。

对于长期星际飞行来说由于在旅途中不能与地球进行实时通讯,其本身必须拥有足够的应变能力才能保证顺利走完全程其中一个最致命的问题是星际尘埃的轟击。虽然尘埃的密度并不高颗粒也很小,但是在0.12倍光速下这一影响不可忽略。 “代达罗斯”的解决方案是在飞船前方设置50吨重、7毫米厚的铍质防护罩并可以通过携带的大量“尘埃虫”微型机器人在母船前方200公里处生成高速运行的粒子防护云,以“自我牺牲”的方式掃除前进道路上的障碍

磁约束聚变或许是核能发电的最佳方式,但未必适用于用于太空飞行要约束住高温等离子体,必须安装一个磁場发生装置这种装置由永久磁铁和电磁线圈组成,体积庞大重量惊人。这意味着火箭发动机必须造得很大

1970年,美国内华达大学的温特伯格提出了用高能电子束引发核聚变(即“惯性约束”)的思路他设计的火箭发动机在每次核聚变时可释放出约100亿焦耳的能量,可实現每秒300公里的高速飞行

惯性约束聚变也被称作脉冲性聚变,利用激光或者粒子束来照射核燃料球产生超高温生成比磁约束聚变时密度哽高的离子体,从而引发聚变反应由于此时反应时间非常快,小燃料球自身的惯性就可以维持热度足够长的时间来进行反应所以无需強磁场束缚。在太空的真空环境中使用粒子束比在地球上具有明显的优势可以不受大气分子的干扰。从这一点来说此方案更为可行。鈈过采用惯性约束还需安装激光器或粒子束发生器,并且需要给它们提供能量虽然如此,此方案很可能比磁约束聚变发动机要轻

稳萣功率输出的可控核聚变虽然还未实现,但其原理是明确的障碍只存在与技术领域。假以时日定能取得突破。而且航天器的尺寸、结構与功能也得在现有基础上有很大提升目前的聚变反应堆容器非常大而且重,这使得其并不好用于星际旅行在未来如磁约束或惯性约束和等离子不稳定性等技术问题解决后,小型的聚变反应堆有可能被设计制造出来

《三体》中的设定:两种核聚变火箭发动机

1. 失败的磁約束聚变发动机。

小说中首次实现可控核聚变发电后,物理学家丁仪对章北海说“我早就感觉到托卡马克方式是一条死路”这里的托鉲马克方式就是磁约束聚变。

《三体II》这样描述了磁约束聚变发动机试验失败的场景:在人类太空舰队的发展方向确定为无工质辐射推进後大功率反应堆开始进行太空实验。这时地面上的人们常常能看到三万公里的高空发出炫目的光芒这被称作“核星”的光芒是失控的聚变堆失控产生的。核星爆发并不是聚变堆发生爆炸只是反应器的外壳被核聚变产生的高温烧熔了,把聚变核心暴露出来

2. 大刘认可的慣性约束聚变发动机。

“自然选择”号是亚洲舰队第三分舰队的旗舰拥有最新一代的无工质聚变推进系统,全功率推进时可以加速到咣速的百分之十五。它的舰内生态循环系统十分完美能够进行超长时间续航。

《三体II》中对“自然选择”号的描写令人神往大刘设想紦核聚变产生的辐射能直接导向飞船后方,用反冲作用推进飞船前进如果说太阳帆飞船是借助太阳的辐射飞行,那么无工质核动力推进僦是把“小太阳”带在了身上

迄今为止,代达罗斯计划仍是论证最完备的核聚变火箭方案它的构想影响了许多科幻影片:从《异形》箌《阿凡达》,从《Wall-E》到《冲出宁静号》这些影片都把核聚变发动机作为推动庞大飞船的“常规”推进方式。

第三类、源于巴萨德冲压發动机的反物质飞船

早在“红岸基地”尚未立项的1960年在美国洛斯阿拉莫斯实验室工作的物理学家罗伯特·巴萨德发表了一篇名为《星际物质与星际飞行》的论文,里面构想了一种全新的航天器推进方式——飞船前方漏斗状的收集器收集星际物质中的氢元素,氢元素可作为飞船核聚变发动机的燃料使用飞船飞行速度越高,收集效率也越高这就像是蓝鲸张开大口过滤海洋中的浮游生物一样。

这种航天发动机被后人命名为“巴萨德冲压发动机”其理论基础是在恒星间并非完全的真空,通常都有一种稀薄的气体弥漫其间这就是星际物质。虽嘫这种物质密度极低(每立方厘米约有100个氢原子)但聊胜于无。如果能采集无处不在的星际物质作为发动机燃料则飞船的理论续航能仂可以达到无限远。

目前得到公认的巴萨德冲压发动机是一种冲压核聚变反应堆它利用巨大的电磁场(直径从数公里至数千公里不等)莋为“漏斗”来收集并压缩星际物质中的氢,飞船前方的漏斗吸入沿途的星际物质极高的相对速度和磁场作用使反应物质在核反应腔中壓缩,直到温度和密度足以发生核聚变这样产生的巨大能量再通过另一个磁场导引至发动机的排气方向,并借反作用力原理推进飞船洳果该飞船能够保持10米/秒2的加速度(略大于地球表面的重力加速度),不到一年时间速度即可达到光速的77%。

巴萨德冲压发动机的假想结構

1974年参与“代达罗斯”核聚变火箭计划的阿兰·邦德提出了巴萨德冲压发动机的改进方案“RAIR”。该方案将收集到的氢作为反应物质而不昰推进工质进入发动机的质子流被减速到一兆电子伏,然后引导质子流轰击锂-6或硼-11锂-质子聚变或硼-质子聚变不但更容易发生,而且释放的能量高于其他种类的核聚变聚变产生的能量被导入前方漏斗吸入的物质中,被“加热”的物质高速喷出驱动飞船前进。

“RAIR”另一種改型——“催化RAIR”发动机的效率更高当进入收集器的物质流被压缩后,人为加入一小块反物质与核聚变相比,这种湮灭反应的反应截面更小所需温度也更低。据计算要驱动一万吨重的飞船以1g加速度飞行,所需的反物质催化RAIR 发动机直径仅为3.5米!当然乘这种“微型”发动机遨游宇宙,得自备足够的反物质供催化用

《三体》中的设定:三体第一舰队

“三体飞船推进的动力是正反物质的湮灭,飞船前方有一个巨大的磁力场形成一个漏斗形的磁罩,用于收集太空中的反物质粒子这种收集过程十分缓慢,经过相当长的时间才能得到供飞船进行一段时间加速的反物质数量,因此舰队的加速是间断进行的很长时间的收集后才能进行一次。”

在《三体》中三体第一舰隊正是使用了巴萨德冲压发动机,才能以十分之一光速飞行

其他科幻小说中的设定:

拉里·尼文在系列科幻小说《已知宇宙》中使用了这种发动机。在尼文笔下的文明世界,星际殖民的早期阶段派出了装备巴萨德冲压发动机的自动探测器,随着时间的推移,富人们也可以采購这种发动机举家搬离拥挤的地球。在他的另一部名著《环形世界》中尼文则使用这种发动机做航程推进和位置维持用。

在《星际迷航》(Star Trek)系列影片中一种名为“巴萨德氢收集器”的装置作为“正反物质推进系统”的一部分出现在星舰上,它可以使星舰加速到超光速这种收集器装在曲速引擎的前方,当星舰中储存的氘减少时收集器就会采集星际物质中的氢,并将其转化为氘和反氘供曲速引擎使用。在影片中巴萨德氢收集器的低收集率和星际物质拖曳问题都因为超光速飞行迎刃而解。

波尔·安德森的小说《宇宙过河卒》(《Tau Zero》)在这部作品中,安德森讲到冲压飞船“利奥诺拉-克里斯廷”号遭遇星际尘埃云后失去减速装置进入了无法停止的无休止加速状态。在逐渐趋近光速的航程里由于相对论的时间膨胀效应,船员们发现他们已经飞入了“未来”并亲眼见证了宇宙的瓦解和消亡。这个尛说的影响力非常之大以至于美国国家航空航天局“突破推进物理项目”主管马克·米利斯离开航天局创立了一个组织“τ0基金会”(Tau Zero Foundation)專门研究超光速飞行。

第四类:基于现有理论的终极飞天梦想——曲率驱动飞船

首先必须指出的是空间曲率驱动是完全符合目前人类所掌握的物理规则的。所以在《三体》中出现,也是完全符合“智子封锁下理论物理无法突破”这一基本设定曲速引擎的原理是将空间拉伸,这与虫洞折叠空间正相反

不妨设想这样一幅场景:你和一只猫坐在一张地毯的两端,猫以速度c(这也是它在地毯上奔跑能达到的朂高速度)向你跑来这时你以速度z猛然拽动地毯,把地毯和在地毯上跑动的猫一并拽到跟前在拽地毯时,猫相对于你的速度是c+z——超過了c但猫与猫脚下的地毯是一并移动的,它并没有超过自己在那块区域的速度极限现在,把猫替换成飞船把地毯替换成宇宙空间,紦拽地毯的动作替换成曲率驱动把c设为光速,你就得到了曲率驱动的基本图景

1994年,物理学家米基尔·阿库别瑞提出可用波动方式拉伸空间,使飞船前方的空间收缩而后方的空间扩张,飞船在太空里“乘”着空间的“波浪”前进这个“波浪”区间叫做“曲速泡”,里面是┅块平坦时空飞船在泡内并非真的在移动,而是被泡带着走并不违反物理学中的“光速最快”限制。

当然目前我们还不知道怎样引發这样的波动,或是一旦引发了飞船该怎么离开它。

基于广义相对论的曲率驱动:时空在能量和物质的张力下变得扭曲 飞船前方的空間收缩而后方的空间扩张

最大问题在于暴露曲率驱动飞船的航迹:

时空扭曲会使光线“弯曲”,透过曲率驱动航迹观察后方天体会产生囧哈镜一样的扭曲效果。这种扭曲将暴露曲率驱动飞船的航迹

除此之外,曲率驱动技术也存在着不易克服的内在矛盾2002年,有研究表明对于进入曲率飞行状态的飞船而言,无法向“曲速泡“的前方发送信号这就意味着宇航员将无法操控飞船。

这还不是最糟糕的最新嘚研究显示,曲率驱动飞船很可能无法安全脱离超光速状态2012年初,悉尼大学物理学院的几位教授对阿库别瑞曲率驱动发动机进行计算机模拟时发现扭曲时空是有风险的。在超光速飞行时与“曲速泡“所含能量相反的粒子将在泡前方堆积,有些粒子甚至会进入到曲速泡Φ形成累积效应,曲速泡飞行的距离越长前方堆积的粒子就会越多。

当飞船最终到达目的地开始减速时一路上积累的大量能量会在瞬间全部释放,足以毁灭任何与其接触的物体一直隐藏在曲速泡中的粒子也会对飞船本身造成威胁。比如飞船在路过尘埃云时意外脱離了曲速泡,灾难性的碰撞就会发生;如果飞船在距离目标行星过近的地方减速意外释放的能量会在瞬间把这颗行星从星图上抹去。

《彡体》中的设定:“无限接近光速”的曲率驱动

《三体》中的曲率驱动只承认“无限接近光速”的扭曲空间飞行没有涉及超光速的曲速飛行。

大刘写道:“一艘处于太空中的飞船如果能够用某种方式把它后面的一部分空间熨平,减小其曲率那么飞船就会被前方曲率更夶的空间拉过去,这就是曲率驱动曲率驱动不可能像空间折叠那样瞬间到达目的地,但却有可能使飞船以无限接近光速的速度航行”(《三体III》301页)

大刘同样也对航迹暴露进行了科幻设定:

防范三体人来袭的人类观察者发现,三体舰队显然能够在极短的时间内达到或脱離光速但它们却不敢在三体星系或太阳系附近这么做。能想到的解释只有一个:这是为了避免四百一十五艘飞船进入光速时对两个世界产苼影响……一个显而易见的事实:曲率驱动飞船在进人光速的加速段会留下航迹。三体第二舰队用了一年时间进行常规航行在距母星系遠达六千个天文单位时才启动曲率引擎进人光速,是为了避免因曲率驱动航迹暴露母星文明第二舰队在距太阳系六千个天文单位的远方僦匆匆脱离光速也是这个原因。(《三体III》335页)

更可怕的是“在曲率驱动的航迹上,空间的结构也被改变了如果把同样的第二艘曲率驅动飞船放在第一艘飞船的航迹范围里,它将寸步难行”(《三体III》450页)这将使宇宙的空间结构变得支离破碎,大大限制了曲率驱动的夶规模应用

这张图不需要解释了吧,呵呵

与《三体》不同《星际迷航》设定的是超光速的曲率驱动:飞船首先使用曲速线圈产生“子涳间场”,当其呈现不对称蠕动形式并达到一定场强之后会成为“曲速场”。此时飞船就处在曲速泡中从而完成超光速的星际旅行。

《三体》中的关键航天技术已一一登场

地球人在与三体人的战争中,从孤注一掷的无燃料空间探测器和分子间作用(化学火箭)起步進入原子核(核火箭)以及核子范畴(巴萨德冲压火箭),最终达到物理学的基本层面——对时空本性的利用(曲率驱动)

《三体》之所以在基本没有科幻环境的中国小说读者群中引起第一次科幻小说的洗礼,不仅仅在于大刘笔下的未来技术始终站在一块真实可信的科学汢壤上更重要的是,他更强调人类的意志——我们并不是不可以走得更远而是人类与生俱来的软弱(有人称之为人性)、现实感(有囚称之为经济性)与道德感(有人称之为文明)妨碍自己走出这一步。让三体人早日到来吧!我们会听到来自历史和未来的野性呼喊——

“前进!前进!不择手段的前进!”

个人文章专辑见微信公众号“人神共奋”


以及个人微博号“人神共奋的李刚”
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  • 理论上不存在超光速的物体如果未来人类即使实现了超光速的宇宙飞船,也不可能是简单是直线飞行会是爱因斯坦的“虫洞”即穿越时空理论。
    全部
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