p> 这种湮灭过程本身並不具有爆炸性,而且在自然界中十分常见。许多粒子在衰变过程中会释放正电子,即便在人体內也是如此,这些正电子会迅速与电子发生相互湮灭。
但当反物质达到一定数量时,其能量释放能力会让核弹相形见絀。仅 1 千克反物质与 1 千克普通物质发生湮灭,释放的能量就相当於一枚 43 兆吨当量的氢弹,堪比人类测试过的最大热核装置 ——“沙皇炸弹”,而 “沙皇炸弹” 的重量高达 2.7 万吨,反物质的能量密度由此可见一斑。
反物质的另一大优势在於,除了可能需要的磁约束装置外,无需其他复杂硬体就能实现能量释放。目前,製造和储存反物质是其应用的两大主要障碍。关於反物质製造的基本理论和技术,可观看我们的 “反物质工厂” 节目。
假设我们能够製造並储存反物质,那么將反物质与等量普通物质相结合,通过类似火箭喷管的装置利用磁场进行喷射,就能形成一种排气速度达到光速的光子火箭。
理论上,像 “瓦尔基里” 这样的反物质太空飞行器,速度有望达到光速的 92%。在这一速度下,太空飞行器上的船员每经歷不到 10 小时,地球上就会过去一天;太空飞行器上度过 40 年,地球上则会过去一个世纪。
因此,在已知科学理论框架下,反物质通常被认为是能量最强的火箭燃料。然而,由於反物质在自然界中极为稀有,且製造和储存难度极大,人们常常会考虑更经济的反物质利用方式,例如反物质消融光帆和反物质催化核聚变。
电弧喷射火箭
电弧喷射火箭(也称为电弧喷射推进器)是一种电动太空飞行器推进方式,常用於小型太空飞行器,因其结构简单、体积小巧。
电弧喷射火箭通过一对电极產生电弧(与传统电弧焊枪產生的电弧类似),电弧会使推进剂汽化並將其向后推送。电弧与推进剂隨后会转化为等离子体,继续向后穿过推进器,並在阳极和阴极的作用下加速。
这是一种低推力、高效率的火箭类型 —— 在任意时刻產生的推力都非常小,但排气速度极高。氨是电弧喷射火箭中常用的推进剂,其排气速度通常为 9000 米 / 秒,是典型化学火箭的两倍多。
与同类的电阻加热喷气发动机相比,电弧喷射火箭的效率通常更高,但两者都存在耐用性和寿命方面的问题,尤其是电极易受损。无电极设计(如脉衝感应推进器)正试图解决这一问题。
偏差推进器
偏差推进器是 “克拉克科技” 发动机的一个例子,其工作原理並非扭曲时空,而是局部改变宇宙的物理常数 —— 在这种情况下,是改变太空飞行器前后方的引力常数,使太空飞行器本质上 “落向” 目的地。
目前,我们尚无改变物理常数的方法。而且,即便偏差推进器能够正常工作,太空飞行器中心也可能会產生奇点。不过,这类太空飞行器在从 a 点移动到 b 点的过程中无需消耗任何燃料,並且偏差推进器似乎能为製造发电和供能的永动机提供可能。
当然,也完全有可能,改变物理常数的技术仍然需要遵循能量和动量守恆等物理定律。
黑洞推进器
黑洞推进器是一类假想的太空飞行器推进方法,其应用范围广泛,既可以利用天然黑洞为太空飞行器加速和改变航向,也可以 “操控” 黑洞来移动整个恆星系统
其中最广为人知的一种设计,是利用质量在亚百万吨级的微型黑洞產生的霍金辐射来工作。其他方法还包括利用彭罗斯机制或类似原理,將物质注入黑洞(通常假设是质量超过百万吨级的微型黑洞),在物质下落过程中,其 20% 至 40% 的质量能量会以辐射形式释放出来,从而获取能量。
通过这种方式从黑洞获取能量,在技术层面上並不复杂,本质上与其他核反应过程类似,都是吸收黑洞释放出的高能光子。人们认为,可以利
