三體發動機進化史

在小說《三體》中有著各種各樣的發動機,但其實發動機可分為兩類。

工質發動機

人類現在所使用的發動機就是工質發動機,指通過發動機(內燃機等)產生的能量將工質的物理狀態改變,使工質向反方向噴射,從而獲得向前的推進力。

三體發動機進化史

由動量定理,在被推進體質量一定時,噴射的物質質量×速度與向前推進力成正比。而在《三體》中章北海為了人類未來的發展而殺死“老航天們”,就是為了讓工質發動機退出舞臺。

三體發動機進化史

工質發動機雖然是人類目前比較成熟的發動機,但是它的弊端越來越大,工質發動機需要在內部填充燃料,它無法從外部獲取能源,所以能源是一定的,而且在熱能轉化為機械能的時候損耗較大,因此導致發動機在長途跋涉推進或高速推進領域會受到限制。

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自身的大質量會導致她飛不遠飛不快,這也是章北海消滅工質發動機的根本原因,在三體人眼中工質發動機就是熱戰爭中土著人的弓箭。

行星發動機

行星發動機就是工質發動機的一種,發動機利用重元素核聚變技術來推動地球,本質上還是落後的工質發動機,而它的亮眼之處就在於它的燃料。

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首先它需要大量的燃料,而燃料的本身就是地球。這種發動機可以將其他物質中的元素進行元素重組,這首先需要極高的溫度和壓力,因為這一過程只發生在大質量的恆星中。

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雖然效率很高,但行星發動機幾乎不可能達到。

無工質引擎

無工質發動機有別於傳統的需要噴射工質的發動機,無工質型發動機是不需要工作物質的。

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換句話說就是飛船不需要攜帶燃料,一切能源從外部獲取,這也導致理論上無工質飛船可以達到極高的速度和航程。在《三體》中三體早期和人類太陽系艦隊的主要技術。

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而三體人的發動機叫做反物質發動機,人類則是核裂變發動機。

巴薩德衝壓發動機(反物質發動機)

巴薩德衝壓發動機就是把收集的星際氫原子用作反應物料,從而繞開了在氫熱核反應中遇到的困難。簡單來說就是利用磁場形成的網,像撈魚一樣捕捉宇宙中的電子、離子,再將它發進行聚變,從而產生能量。

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而且比其它類型的熱核反應釋放出更多的能量,而當初讓注入的物質減速而產生的能量也被加回到噴出的物質流上。而更高效的方式,被稱為催化型RAIR。在星際衝壓發動機內,當注入的物質流被壓縮後,加入一點反物質,讓反物質成為發動機的催化劑,讓其反應更劇烈,釋放能量更多,而且可以在低得多的溫度下發生,這也是它被稱為反物質發動機的原因。

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在《三體》中三體第一艦隊所使用的技術就是不是很成熟的星際衝壓發動機,可以達到光速的10%。而星際衝壓發動機在運行過程中會受到自身磁場的約束導致自己的速度下降,而星際衝壓發動機的極限為16%光速。而人類的太陽系艦隊雖然表面上也是無工質發動機,但是本質是利用核裂變的工質發動機,工質為光子。

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所以即使人類達到了15%,在三體人眼中人類依然是拿著長射程弓箭的土著。而黑暗戰役的中的爭奪資源也表示了人類飛船是工質飛船,沒有捕獲外來資源的能力。

光帆發動機

太陽帆飛船靠陽光漫遊太空,不攜帶燃料並一直加速,是目前唯一可能乘載人類到達太陽系外星系的航天器。

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太陽帆飛船是利用太陽光的光壓進行宇宙航行的一種航天器。由於這種推力很小,所以航天器不能從地面起飛。最新的理論是將核裂變與光帆相結合,從而讓飛船上天,之後在太陽系中利用光能蓄能,最終不斷加速達到接近光速。

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目前理論上攜有大型太陽帆的航天器可以以每小時24萬公里的速度前進。這個速度要比當今以火箭推進的最快航天器快4~6倍。即比第二宇宙速度快6倍,比第三宇宙速度快4倍。而這也是最接近現實的光速發動機,人類已經開始研究,並且開始發射光帆系列飛船。

曲率引擎

所謂曲率驅動的概念就是指通過對時空本身的改造來驅動飛船,利用物理學定律中的漏洞來打破光速不可超越的限制。

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在小說中它是高級文明的標誌,可以通過扭曲空間從而扭曲時間,最終達到光速來飛行。不幸的是,曲速引擎存在一系列的問題。首先,維持這一彎曲所需的能量就超過了宇宙的總能量。其次,它會產生大量威脅宇航員生命的輻射。

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另外也沒有證據表明存在這樣一種特殊的物質。所以曲率飛船可能目前只存在於科幻小說中。


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