用磁场將这类黑洞与太空飞行器或空间站连接起来 —— 黑洞既能產生磁场,也会与磁场相互作用。
关於黑洞在太空飞行器中的其他用途,可观看我们的《黑洞飞船》节目,其中还探討了將黑洞用作太空飞行器的动力源、为光子火箭供能、驱动巨型雷射推进光束(就像我们为雷射帆和推进中继站设想的那样),甚至將黑洞用於 “弹弓效应”,让太空飞行器围绕黑洞做圆周运动以达到高速等应用场景。
布塞曼衝压发动机
布塞曼衝压发动机的核心设计理念是:宇宙空间中充斥著大量电离气体粒子(其中大部分是氢),这些粒子是现成的核聚变燃料。如果能够利用磁场捕获这些粒子並將其吸入太空飞行器,就能將其用作燃料。
之所以被称为 “衝压发动机”,是因为它与吸气式衝压发动机的工作原理有相似之处 —— 都是吸入介质(前者吸入星际气体,后者吸入空气),对其进行超高温加热后再从后方喷出。不过,在布塞曼衝压发动机中,加热气体的能量来源於气体自身的核聚变反应。
要引发这种核聚变,需要以相对论速度吸入星际气体,並將其强力压缩至太空飞行器的 “喉部” 区域,使气体粒子在极高的速度、温度和压力下相互碰撞。
这种设计曾被认为有望为太空飞行器提供无限的能量来源 —— 太空飞行器在飞行过程中可以从太空中 “抓取” 燃料,就像船只在柴油海上航行一样。事实上,在一段时间內,人们曾设想利用它实现太空飞行器的持续加速,这一理念在科幻经典小说《牵引零点》以及引力偶极子推进器、雷射帆等其他推进系统的相关设想中都有体现。
然而,后续的数学计算表明,这种设计並不可行。实际上,一些观点认为,该方法消耗的能量可能比反应释放的能量还要多,最终会导致太空飞行器减速。颇具讽刺意味的是,这一特性使得该推进器在 “免费减速” 方面颇具优势:在旅程初期,可藉助雷射帆和中继系统將太空飞行器加速到一定速度;抵达目的地时,再利用布塞曼衝压发动机进行减速,同时为太空飞行器的其他功能供能。
此外,如果太空飞行器本身配备了正常运行的核聚变反应堆,且飞行速度不超过其常规排气速度,那么这种利用磁场捕获电离粒子的技术是完全可行的,因此也適用於那些配备常规核聚变反应堆、计划以光速的百分之几的速度飞行的巨型太空飞行器,例如自由號深空採矿船、巡逻舰,或是需要维持轨道位置並补充燃料的巨型光束站(无论是雷射能量站还是物质束站)。
另外,如果在太空飞行器的 “喉部” 区域放置一个可补充物质的黑洞,將捕获的物质注入黑洞,那么太空飞行器的飞行速度將取决於该系统的有效排气速度。否则,在捕获物质后,为了將其用作能量和推进剂,需要吸收物质的动量,而这所需的能量可能会超过从中获取的能量。
因此,布塞曼衝压发动机虽未达到最初的设计预期,但它的一些变体设计和替代应用仍值得关注。
加粗 - 卡普兰推进器
卡普兰推进器是马修?卡普兰於 2019 年提出的一种移动恆星的方法。该方法利用静態卫星匯聚太阳能,使恆星风以光束形式从恆星向外喷射,隨后这些光束会穿过一个巨大的布塞曼衝压发动机装置,並与氧 - 14 射流共同作用,从而以远高於传统希卡德推进器的速度推动恆星。
加粗 - 化学火箭
“化学火箭” 是一个统称,涵盖所有依靠化学反应(通常是燃烧反应)运行的火箭。这类火箭最显著的特徵是会產生高强度的火箭火焰,这在无数火箭发射场景中都能看到。
在化学火箭中,燃料通常与氧化剂混合燃烧,產生高温的推进剂。由於温度极高,推进剂具有很高的排气速度,能以巨大的动量从火箭喷管喷出,同时推动太空飞行器向相反方向运动。
与压缩气体(如二氧化碳气动枪、水压玩具火箭中使用的压缩气体)
