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星河夜語
2016/01/06
5:25
您是否想過,星際大戰太空船使用的推進器,是什麼樣的引擎呢?想必遠超過目前的科技。 人類製造噴射引擎的基本概念,是透過燃料的燃燒或其他能源,把質量往後噴,來得到推力。但是,如果人類要往宇宙拓展生存空間,目前使用的化學火箭,推進劑產生推力的效率實在太低了。用作星際旅行,是遠遠不夠的。 要提升效率,必須提高推進劑往後噴的速度,目前唯一實現的是離子引擎,它利用電磁場把某種離子加速到每秒幾十公里,朝太空船後面噴,取得推力。這種引擎的效率很高,使用同樣質量的推進劑,可以讓太空船持續加速,達到很高的速度。
然而,離子引擎也有缺點,就是瞬間的推力很低。為了改善,美國航太總署的太空人張福林,設計了一種電漿引擎,不但效率高,而且有需要的時候,它還可以調整,在短時間內提供比較大的推力。這種引擎如果實際完成,未來可望應用於太陽系內的交通工具。 但是,要讓太空船航向另外一顆恆星,需要的引擎不只如此。您可以想像,距離太陽系最近的恆星,有4.2光年遠,太空船就算能加速到光速的十分之一,也要飛42年才到得了。而這個速度,靠電漿引擎卻很難達到。
想讓太空船更輕,而且持續加速,另外一個可能的推進技術是光帆。在地球上可能很難想像,其實「光」可以產生推力,在幾乎沒有阻力的宇宙,只要拉開光帆,就可以跟帆船一樣,讓「光」來推動太空船。這個方法,可以大大減少太空船自己攜帶的燃料,因為動力是靠太陽光,或人造的雷射光提供的。 可惜單靠太陽光是不夠的。雖然從月球表面發射雷射是個方法,但需要耗費目前全地球幾千年的用電量,才能提供足夠的推力;太空船需要的光帆也非常巨大,邊長達到數百英里,而目前人類能建造的光帆,邊長只有十幾公尺罷了。另外,就算太空船靠光帆加到超高速,到了目的地要怎麼減速呢?技術問題還是多得不得了。 科學家也在研究用迷你核彈來推進,核彈又稱原子彈,在真空爆炸時沒有爆風,卻有強烈的輻射。在太空船附近,用許多的超小型核彈依序引爆,可以得到極大的推力。然而,要怎麼利用這種推力,又能保護太空船不被破壞呢?實在非常困難。 另一個可能,就是沿路收集太空中稀薄的氫,當作核融合動力爐的原料以及推進劑。可惜的是,科學家連更容易做的核融合發電,都還沒有成功。不過人類在這方面,還是投入大量的資金與研究資源,主因倒不是為了星際交通,而是寄望核融合發電,能解決地球上的能源與污染問題。 總之,人類可望發展出在太陽系內實用化的交通工具,例如來往於月球、火星的太空船。但是要前往其他的恆星,還有賴科學與技術的進一步發展。