美國國防部近日披露的報告中稱，2008 年幾十名科學家簽署協議開始一項秘密研究。他們深入研究了各種各樣的尖端太空科技，包括人類聞所未聞的全新空間推進方式。其中，提交於 2010 年 4 月的一份 34 頁的報告最引人注目，報告的題目是《
曲速推動，暗能量和高維空間操縱》。
“獲得對高維空間（維度大於三維）的操控能力是利用暗能量的關鍵，從而使一種新型推動技術成為了可能。”報告說：“到達太陽系的任何一個地方所用的時間，可以從幾年縮短到幾個小時，到達最近的恆星系統也只需要幾個星期，以現在的技術則要幾十萬年。”
這項報告裡說裡說的新型推動技術就是曲速引擎。
這個堪稱終極的航天推進方式，理論上可以將航天器加速到十倍甚至百倍於光速。人類目前水平能達到的最快速度都沒有達到光速的百分之一。如果你看過《星際迷航》，就能尋找到曲速推進的蹤影。飛船首先使用曲速線圈產生“子空間場”，當其呈現不對稱蠕動形式並達到一定聲強之後，會成為“曲速場”。此時飛船就處於曲速泡中，從而完成超光速的星際旅行。
劉慈欣的《三體》中出現過一種類似的“曲率驅動”方式。大劉在書中寫道：“一艘處於太空中的飛船，如果能夠用某種方式把它後面的一部分空間熨平，減小其曲率，那麼飛船就會被前方曲率更大的空間拉過去，這就是曲率驅動。曲率驅動不可能像空間摺疊那樣瞬間到達目的地，但卻有可能使飛船以無限接近光速的速度航行。”
圖丨報告中曲速推進的部分
不管是曲速推進還是曲率推進，它們都是建立在阿庫別瑞推進模型（Alcubierre Drive）的基礎上。這是 1994 年理論物理學家米基爾阿庫別瑞（Miguel Alcubierre）在愛因斯坦場方程和廣義相對論的基礎上推出的想法。其原理是將空間拉伸，這與蟲洞摺疊空間正相反。通過使飛船前方的空間收縮而後方的空間拉伸，空間便產生了褶皺，類似於水面上的波浪，飛船乘著這波浪前進，速度甚至可以快於光速。飛船所處的區域叫作“曲速泡”，裡面是一塊平坦時空，飛船在裡面並非真的在移動，而是空間的漣漪帶著它前進，所以並不違反物理學中的“光速最快”原則。
但就目前人類技術，它也只能存在於科幻小說中。
加州理工學院的物理系教授肖恩卡羅爾（Sean Carrol）發了一條推特指出了這個工程不可行。他認為，這種設想限制重重，想要獲得曲速推進，一個必要的條件是在曲速泡中產生比真空低的能量密度 (即負能量)。以目前人類的科學水平根本不能產生如此巨大的負能量。以距離地球 4.37 光年的半人馬座為例，從地球出發到這個最近的恆星系統，用曲速推進只需幾年的時間，但消耗的能量卻大到難以想像。
“這一趟下來所需要的能量大小，大概等於地球的總質量通過質能方程全部轉化後的能量，只是這些都是能量都是負的，”卡羅爾說，“這不像《星戰》中演的那樣，死星用一束高能激光把地球打成粉碎，這是讓地球完全消失！”
報告中也承認了人類對負能量的理解遠遠不夠，不過可以嘗試在大型強子對撞機和高維空間中尋找答案。報告中稱，通過操控 11 維空間就可以構造出能拉伸的空間。11 維空間是 M 理論中的一個特殊構想，儘管這個提法在理論上沒有破綻，但是如何操控 11 維空間，目前還不得而知。即使這個方法可行，也會有一連串的問題接踵而至。
有研究表明，“曲速泡”中的飛船無法向前方發送信號，這就意味著飛行員將無法控制飛船；而另一個對曲率驅動的計算機模擬發現，在超光速飛行時，“曲速泡”前方會堆積大量的負粒子，飛船到達目的地開始減速時，一路上累積的負粒子會在瞬間全部釋放，足以摧毀任何與基接觸的物體。
儘管曲速推進也許會成為人類探索宇宙深處的利器，但是目前人類的空間推進技術還停留在液體化學推進器上。
20 世紀初，康斯坦丁·齊奧爾科夫斯基（Konstanty Ciofkowski），他的著作《利用反作用力設施探索宇宙空間》和《宇宙航行》中，計算了進入地球軌道的逃逸速度（7.9km/s），並提出了著名的齊奧爾科夫斯基公式，從此拉開了航天推進器研究的序幕。經過一百年的發展，使用液氫液氧燃料的化學推進器是最為成熟的技術，成為了人類擺脫地球引力進行太空探索的絕對主力。現今無論是我國的長征系列運載火箭還是私人航天公司如 SpaceX 的 Falcon 系列火箭都使用這種發動機。
除了常規化學火箭，科學家也在尋找更高效的空間推進發動機。其中，電推進/等離子火箭採用經過電離並被加速到幾十千米每秒的等離子，獲得的推進能力理論上最強且燃料消耗的速度極慢。但目前人類並沒有足夠的科技力量將其做得足夠大，一般僅能實現極小推力的應用（1 牛頓級別甚至更低）。這對於未來的長途星際旅行作用可觀，在真空中沒有阻力，即便是緩慢的加速作用也能在時間累計後獲得相當快的速度。目前它已經在一些大氣層外的衛星和飛行器上初步運用。
圖 | 應用了氙離子發動機的歐空局地球重力場及洋流探測器
太陽帆發動機以太陽的輻射壓做為太空船推進力 。光是由細小的被稱為光子的能量團組成的，太陽帆的工作原理，就是將照射過來的太陽光反射回去，由於力的作用是相互的，太陽帆將光子“推”回去的同時，光子也會對太陽帆產生反作用力。就是靠這種反作用力，飛船便被“推”著前進。太陽帆不需要燃料，陽光就是其能源。推進力雖然很小，但是隻要太陽繼續照耀著，太陽帆就能繼續運作。如果設計合理，從理論上說，太陽帆的最高速度可以達到光速的 2%(6000 公里/秒)，果真如此，星際航行將成為可能。
圖 | 納米帆-D 在太空中展開太陽帆的效果圖
和曲率推進一樣，反物質推進器也是目前存在於科幻小說中的概念，不過它很可能是最先實現的一種推進器，因為我們已經發現了反物質的存在。反物質顧名思義就是和通常物質質量相同電荷相反的物質。反物質由反質子，反中子和下電子組成。當反物質原子和通常物質的原子相遇時，會發生湮滅，其質量會全部轉化成能量。要所愛因斯坦的技能方程計算，這種能量將是巨大的。有科學家計算，公需 17 克的反物質就可以把飛船加速到光束的十分之一，從地球到半人馬座（距離地球 4.37 光年），僅需 40 年。但是製備反物質是很不容易的，目前我們只有通過大型繩子對撞機產生過反物質，其總是還不夠煮沸一杯茶，更不用說覺察旅行了。
哈勃望遠鏡折射到的宇宙一角，其中任何一個亮點都至少是一個銀河系，而銀河系中像太陽系這麼大的小星系都有十萬億級別。
宇宙之大超乎我們想象，如果把宇宙大小比作太平洋，我們的足跡僅僅是走過了十分這一個水分子的長度。現階段來講，除了發展推進器科技外，現實的路徑是先用現有的科技實現太陽系內殖民，然後再實現系外擴張。人類也許會擁有超大規模推進系統，從而可以向銀河系進發。
而要走出銀河系，常規的空間推進器就無法發揮多大效用了，即使在速下，也需要 10 萬年時間，而且飛船上的宇航員還要受到相對論的時間延長效應的影響。屆時如果人類發明出了曲率推動和蟲洞，才標誌著我們成為了一個星際種族。
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