科幻小说/电影中出现或有望实现的星际飞船的动力驱动模式有哪些?
的有关信息介绍如下:
这里介绍一种很少被提到但是实际上性能非常优秀的方法:黑洞引擎。
这种技术的基本思想是用人造黑洞的霍金辐射发出的能量来驱动飞船。人造的小型黑洞已经不是什么新鲜事了。 欧洲核子研究中心(CERN)的强子对撞机理论上有可能制造出微型黑洞,遗憾的是,这样的黑洞在很短的时间就由于霍金辐射而灰飞烟灭,而且它所含的能量极低,无法用来做飞船的引擎。
所以我们需要大一号的黑洞,不但能提供足够的能量,而且它的生命期至少还能支持星际航行。为了这个目标,我们要制造的是Kugelblitz黑洞。和普通的压缩物质到史瓦西半径形成的黑洞不一样,Kugelblitz黑洞是通过在一个点上集中能量形成的。
Kugleblitz是德语“球形闪电”的意思。好像还没有合适的中文翻译,我们就先叫它球形闪电黑洞吧。这个概念是物理学家约翰 惠勒在1955年提出来的。如果我们把高强度的光集中在一点,如果它的能量足够大,就会形成一个视界把自己关在里面。能量和质量是等价的(
)。根据广义相对论,能量会对时空造成扭曲。如果能量强度足够,就会形成黑洞。看到这里,你应该理解为什么惠勒用球形闪电给这种黑洞命名了吧。后来的研究表明,球形闪电黑洞在理论上是正确的。
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黑洞的蒸发速度和它的大小有关。越大的黑洞蒸发越慢。如果我们用这样的技术来制造飞船引擎,那么对黑洞的大小有严格的要求。如果黑洞太大,那么它的霍金辐射的能量就会太小,不足以驱动飞船,而且本身的质量也是飞船的负荷。如果黑洞太小,黑洞蒸发太快,不能支持长期的航行。一个比较理想的大小是6亿公斤。这样一个黑洞可以存活大约3.5年,辐射输出功率为瓦,是全世界能耗的7300倍。
如果我们能完美的利用这个黑洞的输出能量,可以让飞船在5年时间内达到光速的70%。
和其他星际航行技术一样,黑洞引擎也有很多技术问题没有解决。
所以,黑洞引擎还依赖于将来的技术进步。但它提供的光明前景超过了很多其他方案,也许在不久的将来会用于驱动飞船飞向比邻星。
有趣的是,使用黑洞引擎的飞船会在空间中产生引力波。也许将来,引力波可以成为我们寻找外星智能生命的线索。
最后,我们在展望未来的飞船推进技术的时候,不应该忘记先驱者们在早期的奇思妙想,比如,凡尔纳设想用炮弹把人射到月球上去。
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