@ 2020.01.08 , 11:00

如何逃离一场超新星撞击

一位天体物理学家提出了能够移动整个太阳系的星际发动机设计;

  • 这些发动机能够移动太阳,以及整个太阳系;
  • 在即将与超新星相撞或发生其他空间灾难的情况下,移动太阳非常有必要。

 

发展太空旅行,人们一般需要为火箭和航天飞机等太空飞行器建造更加强力有效的发动机。但如果我们可以移动的不是区区一个宇宙飞船,而是可以移动太阳,带动整个太阳系去进行一场穿越银河的旅行呢?这样一个似乎有些狂妄的提案来自于美国伊利诺伊州立大学的核天体物理学家马修·卡普兰(Matthew Caplan),其关于星际发动机的设计论文发表于2019年12月的同行评审期刊Acta Astronautica

在他的论文中,卡普兰构想了两种星际发动机,其中一个计划使用巨构建筑将太阳完全包裹起来以利用其能源;另一个发动机则是利用巨型帆,预计在一百万年内将太阳系移动约50光年。

移动太阳系真的是一件值得大费周章的事情吗?是的。其中一个重要原因就是地球有可能会遭遇一场与超新星的巨大碰撞,还有发生其他类似的灾难性的可能性。因此,我们需要跳出技术限制进行思考,付出一切可能的努力。

要想移动太阳系,有一点为我们省了不少力气:太阳的引力让太阳系的各组成部分保持在一致的轨道上,因此理论上来说,移动太阳,太阳系内的一切会跟着同时移动,

卡普兰设想的发动机中,其中一个涉及到一种超薄的像镜子一样的太阳帆(太阳反射器),类似于西卡多夫推进器(Shkladov Thruster)【1】。这种反射性材料会比红细胞还要薄。此帆将置于太阳的两极且不以轨道运动,如此的安装手法非常必要,因为这样就不会影响地球的温度,还能帮助人类引导太阳系的移动方向。(小编注:其工作原理同火箭,以太阳辐射形式离开的光子携带了动量,反向推动太阳移动。就像宇航员在太空中打开一只手电筒,发出的光线会使他非常缓慢地后退。)

太阳帆利用反射的太阳辐射来建立推力,太阳的引力与向上推的太阳辐射力相平衡。2.3亿年内移动100光年,这绝对不是移动的最快方法。卡普兰承认,这样的速度甚至不够逃离超新星爆炸。

还有一种更加快速和“激进”的推进器,被Kurzgesagt(一个千万订阅的油管频道)叫做“卡普兰推进器”(Caplan Thrust)。Kurzgesagt频道团队联系卡普兰来设计星际推进器(于是卡普兰顺便写了一篇论文)。这一推进器由光子粒子的热核爆炸推动,类似巴萨德冲压发动机(Bussard ramjet)。该装置每秒需要几百万吨的燃料才能工作,因此它将使用一个巨型的电磁场,从太阳风中收集燃料。还有更多的能量将来自围绕太阳建造的戴森球。

卡普兰设想这款推进器将有两个发动机,一个利用收集到的氢(用粒子加速器向太阳射回去)以避免因引力坠入太阳,另一个则利用氦反向射出,正反推力造成正推力,让推进器向前移动。

卡普兰计算这种推进器产生的速度足以让太阳系逃离超新星爆炸,还能够在1000万年让太阳在银河系的运行方向掉个头。

“星际发动机产生很小的加速度,不至于在短期内干扰整个系统,但足以在百万年时间里让太阳和太阳系的运行方向发生偏转。”卡普兰在论文中写道。

若你认为讨论百万年不切实际,请记住空间中存在着不同的时间尺度,此处提出的方案适用于比我们更加先进的文明。卡普兰认为“一个对于恒星形成和超新星机制有着详细了解的先进文明,可以提前百万年就预测到类似于超新星撞击这样的灾难性事件。”

【1】太阳帆的详情文章
原论文

本文译自 bigthink,由译者 南弗勒斯 基于创作共用协议(BY-NC)发布。


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