三体发动机进化史

在小说《三体》中有着各种各样的发动机,但其实发动机可分为两类。

工质发动机

人类现在所使用的发动机就是工质发动机,指通过发动机(内燃机等)产生的能量将工质的物理状态改变,使工质向反方向喷射,从而获得向前的推进力。

三体发动机进化史

由动量定理,在被推进体质量一定时,喷射的物质质量×速度与向前推进力成正比。而在《三体》中章北海为了人类未来的发展而杀死“老航天们”,就是为了让工质发动机退出舞台。

三体发动机进化史

工质发动机虽然是人类目前比较成熟的发动机,但是它的弊端越来越大,工质发动机需要在内部填充燃料,它无法从外部获取能源,所以能源是一定的,而且在热能转化为机械能的时候损耗较大,因此导致发动机在长途跋涉推进或高速推进领域会受到限制。

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自身的大质量会导致她飞不远飞不快,这也是章北海消灭工质发动机的根本原因,在三体人眼中工质发动机就是热战争中土著人的弓箭。

行星发动机

行星发动机就是工质发动机的一种,发动机利用重元素核聚变技术来推动地球,本质上还是落后的工质发动机,而它的亮眼之处就在于它的燃料。

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首先它需要大量的燃料,而燃料的本身就是地球。这种发动机可以将其他物质中的元素进行元素重组,这首先需要极高的温度和压力,因为这一过程只发生在大质量的恒星中。

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虽然效率很高,但行星发动机几乎不可能达到。

无工质引擎

无工质发动机有别于传统的需要喷射工质的发动机,无工质型发动机是不需要工作物质的。

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换句话说就是飞船不需要携带燃料,一切能源从外部获取,这也导致理论上无工质飞船可以达到极高的速度和航程。在《三体》中三体早期和人类太阳系舰队的主要技术。

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而三体人的发动机叫做反物质发动机,人类则是核裂变发动机。

巴萨德冲压发动机(反物质发动机)

巴萨德冲压发动机就是把收集的星际氢原子用作反应物料,从而绕开了在氢热核反应中遇到的困难。简单来说就是利用磁场形成的网,像捞鱼一样捕捉宇宙中的电子、离子,再将它发进行聚变,从而产生能量。

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而且比其它类型的热核反应释放出更多的能量,而当初让注入的物质减速而产生的能量也被加回到喷出的物质流上。而更高效的方式,被称为催化型RAIR。在星际冲压发动机内,当注入的物质流被压缩后,加入一点反物质,让反物质成为发动机的催化剂,让其反应更剧烈,释放能量更多,而且可以在低得多的温度下发生,这也是它被称为反物质发动机的原因。

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在《三体》中三体第一舰队所使用的技术就是不是很成熟的星际冲压发动机,可以达到光速的10%。而星际冲压发动机在运行过程中会受到自身磁场的约束导致自己的速度下降,而星际冲压发动机的极限为16%光速。而人类的太阳系舰队虽然表面上也是无工质发动机,但是本质是利用核裂变的工质发动机,工质为光子。

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所以即使人类达到了15%,在三体人眼中人类依然是拿着长射程弓箭的土著。而黑暗战役的中的争夺资源也表示了人类飞船是工质飞船,没有捕获外来资源的能力。

光帆发动机

太阳帆飞船靠阳光漫游太空,不携带燃料并一直加速,是目前唯一可能乘载人类到达太阳系外星系的航天器。

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太阳帆飞船是利用太阳光的光压进行宇宙航行的一种航天器。由于这种推力很小,所以航天器不能从地面起飞。最新的理论是将核裂变与光帆相结合,从而让飞船上天,之后在太阳系中利用光能蓄能,最终不断加速达到接近光速。

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目前理论上携有大型太阳帆的航天器可以以每小时24万公里的速度前进。这个速度要比当今以火箭推进的最快航天器快4~6倍。即比第二宇宙速度快6倍,比第三宇宙速度快4倍。而这也是最接近现实的光速发动机,人类已经开始研究,并且开始发射光帆系列飞船。

曲率引擎

所谓曲率驱动的概念就是指通过对时空本身的改造来驱动飞船,利用物理学定律中的漏洞来打破光速不可超越的限制。

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在小说中它是高级文明的标志,可以通过扭曲空间从而扭曲时间,最终达到光速来飞行。不幸的是,曲速引擎存在一系列的问题。首先,维持这一弯曲所需的能量就超过了宇宙的总能量。其次,它会产生大量威胁宇航员生命的辐射。

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另外也没有证据表明存在这样一种特殊的物质。所以曲率飞船可能目前只存在于科幻小说中。


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