飛向太空：啟動航空器的N種動力

圖片來源：數字驛站

追求更高更快更強的不僅是奧運精神，人類在實現飛天夢想的征程上同樣如此。尤其在能源短缺成為科技發展一大短板的現在，用新的驅動取代石油燃料為航空器供能成為關鍵。科技引領未來，科幻啟發現在。從逐漸成為現實的核能驅動、太陽輻射能動力，到概念化的曲率驅動、超真空引擎、黑洞引擎、無限非概率驅動等等，假如你想飛向太空，至少有一萬種啟動航空器的動力選項。

環保or污染：

太陽帆與核能驅動之爭

核能驅動因其高效持久，成為了推動龐大飛船的「常規」動力。例如劉慈欣在《三體II：黑暗森林》（2008）中設定的那艘「自然選擇」號飛船，就依靠核聚變產生的輻射能直接導向飛船後方，藉助反衝作用推進航行。這一設定在《異形》《Wall-E》《衝出寧靜號》等影片中屢次出現。目前來說，核裂變驅動原理具有更靠譜的理論支持，發源於上世紀六七十年代的「獵戶座計劃」和「代達羅斯計劃」正是這方面的典型代表。但除了技術性要求高、造價昂貴之外，這類核裂變發動機最受詬病的一點，是其在獲取動能過程中所釋放出的大量核輻射塵，因此慘遭破產。

而日前，瑞士的「陽光動力號」成功完成了人類歷史上首次太陽能飛機環球飛行。沒耗費一滴油、一度電，這架全球最大的太陽能飛機持續飛行23天，歷經全球17個站，累計26700多英里，開啟了綠色能源技術的新篇章。利用太陽能作為航空器的驅動力，這顯然已經不是什麼新鮮事了。科幻文學和電影中的此類設定比比皆是，具有極強的科學預見性。比如去年熱映的科幻大片《火星救援》中，龐大的「赫爾墨斯號」就是運用多塊巨大的太陽能帆板供能的。而《星際穿越》片頭出現的那架印度無人機，也是憑藉機翼上安裝的太陽能板，才在空中持續飛行了數十年之久。

實際上早在1964年，阿瑟·克拉克的《太陽帆船》就引起了美國國家航空航天局的高度關注。小說記錄了一次險象迭生的太陽帆船競賽，選手們駕駛到赤道二萬二千英里高空的軌道上繞地球航行，藉助太陽風的力量逐漸到達所謂「第二宇宙速度」，繼而飛向太空，第一個飄過月球的人獲勝。太空船的密封艙被懸索系在寬大而輕薄的太陽帆上，這種帆由一種含鋁塑料薄膜製成，寬兩平方英里，重約兩噸，卻能採集十磅的太陽輻射壓力。當飛船張開帆時，陽光在宛若明鏡的表面上反射，絢麗多彩，千變萬化，遠看像是兒童的風箏，又像是閃著銀光的蜘蛛網。它能夠最大限度地採集太陽光輻射從而獲得動能。關於太陽帆的構想成為最為經典的航空器之一，屢屢在後來的科幻文學和電影中重現。如《星球大戰前傳：克隆人的進攻》（2002）中，杜庫伯爵駕駛太陽帆船，依靠星際間的高能粒子風作為推動力，極速離開吉奧諾西斯星球。而《阿凡達》（2009）中帶領主角到達潘多拉星球的，也是一艘揚著一大片太陽能光帆的巨型飛船。劉慈欣《三體III：死神永生》（2010）的「階梯計劃」，同樣以輻射帆飛船作為飛向三體艦隊的首選。而當科幻燭照現實，目前最成功的太陽帆試驗是日本2010年發射的「伊卡洛斯」號試驗太陽帆。

科學or腦洞：

飛向太空的一萬種驅動方式

在科幻的異想世界裡，飛向太空至少存在一萬種驅動方式。然而，在尚未成為現實之前，這些豐富的想像常常被視作一種「腦洞」。除了為大家所熟知的阿西莫夫《基地》系列中的反重力引擎，還有一種神奇的「黑洞引擎」，能造出所謂「球形閃電黑洞」，通過延長後者的存活時間，藉助其蒸發來為太空飛行提供動力。令人慨嘆不已的是，這個概念是物理學家約翰·惠勒在1955年提出來的。而直到伽馬射線激光被發現，並成功用於製造小型的球形閃電黑洞，這種驅動力一直被視為天方夜譚。

無獨有偶，最出名的「腦洞」之一還屬《星際迷航》系列影片里的超光速星際旅行。為了實現這一終極飛天夢想，影片設計了一種曲率驅動飛船，它的工作原理可參考廣義相對論，當能量和物質的張力達到一定值時，時空將被拉伸，光線彎曲，這時曲率驅動的航跡就宛如一面哈哈鏡，透過它觀察後方天體將呈現出一種扭曲效果。而當飛船進入所謂「曲速泡」，則可以突破光速，實現超光速的星際旅行。不僅如此，影片還在曲率驅動器前方安置了一種專門收集和轉化正反物質的「巴薩德氫收集器」，進一步加速這一過程。和「曲速泡」裹挾飛船進行超光速航行類似，動畫片《機動戰艦》里出現的「超真空引擎」將製造出一片超越真空的「人造真空」，可以將飛船本身拉到任何地方。

這種瞬間移動的設計同樣出現在《銀河系漫遊指南》系列小說中。和亞瑟·克拉克、劉慈欣這類硬科幻作家不同，道格拉斯·亞當斯在作品裡展現的更多是天馬行空的科幻想像力。他構想了一種「無限非概率狀態」，這種狀態當然毫無科學依據，但在小說里，卻使得製造一座「無限非概率驅動」的飛船成為可能。在亞當斯的設定中，坐上這座命名為「黃金之心」的飛船就像擁有了一座哆唻A夢的任意門，可以瞬間到達宇宙任何地方。值得一提的是，因為壞消息總是傳得最快，在該系列的第五本書中，還出現了一個宇宙最快的引擎，亞當斯將其命名為「壞消息引擎」。聯想到百年前科幻先驅凡爾納曾設想用炮彈把人射到月球上去，這些文學腦洞讓我們慨嘆：夢想總是要有的，萬一實現了呢！

[責任編輯:蒲瀟]

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