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太陽帆的飛船是怎麼樣的?為什麼在太陽帆上產生的推力只有0.1%

很多科幻電影中,一些炫酷的宇宙飛船尾部發動機,噴出的一團幽藍色的光,就是使用的離子推進器,更快的速度可以透過一種叫做,太陽帆的飛船實現,就是利用一大塊鍍金材料,接收太陽風的光壓,因為太陽發出的光像波,也是一種微小的固體粒子,即光子,就像在大海中帆船使用海風,吹動風帆一樣,當光子撞到光滑的表面上時,就會反彈回來,並且給撞擊物體以相應的作用力,但是單個光子所產生的推力,極其微小,在地球到太陽的距離上,光在一平方米太陽帆上產生的推力,只有0。9達因,還不到一隻螞蟻的重量,因此這個太陽帆,就要造的非常大。

如果帆的表面積是1公里X1公里,也就是1平方公里,那麼這個太陽帆飛船,依靠太陽風的動力,在第一天的速度是160公里/小時,但是和離子發動機一樣,只要時間夠長,就可以產生非常驚人的速度,一年以後就可以達到,58000公里/小時,由於太陽風可以到達的距離非常遠,所以歐航局ESA的科學家估計,太陽帆飛船最終可以加速到,75000公里/秒,也就是是光速的25%,而太陽帆還可以用作,對抗撞向地球的小行星或者隕石,如果能夠提早發現,即將飛來的隕石,就可以提前把太陽帆飛船,降落到隕石上,這樣就可以給隕石,不斷加速或者減速,讓其遠離地球。

太陽帆飛船的大規模應用,將是0級文明跨越到,1級文明的標誌性特徵,即使是可以達到光速4分之1的太陽帆飛船,離真正的超越光速還有一個外星人的距離,我們設想一下,如果光速真的是宇宙的終極速度,是自然法則,那麼人類即使窮盡所有,也無法造出超越光速的飛船,但是或許在未來,有很多方法可以繞開這種限制,達到超越光速的目的,狹義相對論告訴我們,飛船飛得越快,就需要越多的能量,當飛船接近光速時,加速的能量就會增長到無窮大,同時飛船的質量也會無窮大,進而無法提速。

這個光速極限就好像是,有一種聲音告訴我們,“到此為止,不能再往前了”,但是愛因斯坦的解決方法,非常巧妙,在他的狹義相對論中,空間是平的,但是在他同時認為,空間是可以彎曲的,這就是廣義相對論,這一理論很快就由,對太陽系的高精度天文觀測,所證實了,時空本身就是可以被摺疊和壓縮的,質量足夠大的恆星,可以彎曲周圍的空間,就象是一張具有彈性的布,當它是一個平面時,放下一個很重的球,這個球就會陷進去,這個和空間彎曲的表現非常類似。

在太陽系,因為太陽對周圍空間的彎曲,讓這些小球,也就是八大行星,被定格在太陽周圍的彎曲空間內,這也是行星會圍繞著恆星旋轉的原因。基於這一理論基礎,1994年,墨西哥的物理學家,米格爾·阿庫別瑞發表了一篇論文,詳細描述瞭如何利用廣義相對論,進行時空扭曲,就是所謂的曲速引擎,也叫做阿庫別瑞引擎,這是一種透過彎曲時空,來實現超光速旅行的方式,而在60年代的著名科幻劇,星際迷航中,就已經將這種曲速引擎,作為宇宙飛船的標配發動機了。

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