研究:用冲压喷气推进器进行星际旅行仍只能属于科幻小说

2022-01-10 08:32:10 cnBeta.COM
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在关于跟地外文明接触的科幻小说中,有一个问题:什么样的推进系统可以使其在星际间的巨大距离上架起桥梁?使用普通的火箭是做不到的,如那些用于前往月球或火星的火箭。

关于这一点,已经提出了许多或多或少的推测性想法--其中之一是“巴萨德收集器(Bussard collector)”或“冲压发动推进器(Ramjet propulsion)”。它涉及在星际空间捕捉质子,然后将其用于核聚变反应堆。

物理学家和科幻小说作家Peter Schattschneider现在正在跟他在美国的同事Albert Jackson一起更为详细地分析了这个概念。然而不幸的是,结果令星际旅行的爱好者们感到失望:它无法像这种推进系统的发明者罗伯特·巴萨德(Robert Bussard)在1960年想的那样工作。该分析已发表在科学杂志《Acta Astronautica》上。

收集氢气的机器

Peter Schattschneider教授称:“这个想法绝对值得研究。在星际空间,有高度稀释的气体,主要是氢气--约每立方厘米一个原子。如果你在航天器前面收集氢气,就像在一个磁性漏斗中,那么你在巨大磁场的帮助下用它来运行一个核聚变反应堆并加速航天器。”1960年,巴萨德发表了一篇关于此的科学论文。九年后,这样的磁场首次在理论上被描述出来。“从那时起,这个想法不仅让科幻迷们兴奋不已,而且在技术和科学的宇航界也引起了极大的兴趣,”Peter Shcattschneider说道。

Peter Schattschneider和Albert Jackson现在仔细研究了半个世纪后的方程式。作为计算电子显微镜中的电磁场的研究项目的一部分,这个在维也纳工业大学开发的软件意外地被证明是非常有用的:物理学家们能够用它来证明磁性粒子捕集的基本原理确实有效。粒子可以在提议的磁场中被收集并被引导到聚变反应堆中。通过这种方式,可以实现相当大的加速--达到相对论的速度。

巨大的尺寸

然而当计算出磁漏斗的尺寸时,访问我们的银河系邻居的希望很快就消失了。为了达到1000万牛顿的推力--相当于航天飞机主推进力的两倍--漏斗必须有近4000公里的直径。一个技术先进的文明也许能够建造这样的东西,但真正的问题是磁场的必要长度。漏斗的长度必须要达到约1.5亿公里--那是太阳和地球之间的距离。

因此,在拥有对遥远未来进行星际旅行希望的半个世纪之后,现在很明显,冲压喷气发动机虽然是一个有趣的想法,但将仍只是科幻小说的一部分。若想有朝一日拜访我们的宇宙邻居,我们将不得不想出别的办法。

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