我们能制造出在星球间自由穿梭的千年隼号飞船吗?

《游侠索罗》是《星球大战》系列电影的最新作品。在这部外传中,传奇人物汉·索罗得到了后来让他在整个银河系都声名远播的千年隼号飞船。如果举行一场“你最喜欢的虚构飞船”的投票,千年隼号百分之百会名列前茅。



“千年隼”身世揭秘


根据电影的剧情,“千年隼”出身非常普通,是YT-1300中型货船,由柯尔里亚集团在行星科瑞利亚制造。它长26.7米,有一个飞碟型的主船体,一对像双颚一样的前部货舱,以及安置在船体一侧的圆柱体状的驾驶舱。

最吸引观众的,在于“千年隼”骇人的飞行能力。它既可以在星球表面起飞和着陆,也可以在星球之间穿梭,还可以光速飞进“超空间”—在极短的时间里,从银河系的这头飞到10万光年之外的那头。看过电影的观众,无不为之惊叹折服。



现实中我们能造出千年隼吗?


那么,问题来了:在现实里,我们能制造出千年隼号吗?如果不能,我们又需要多久才能实现这一梦想呢?

无论是在现实中还是在电影里,发动机和燃料对飞行器的重要性不言而喻。

最快的化学火箭时速16000千米,远远超过声音的速度。但是,火箭的速度却只有光速的3/20万,从地球到火星,最短的航程也需要180天。计算表明,要使火箭推动的航天飞机达到4‰倍光速,所需化学燃料就超过了整个已知宇宙的总和。



那核聚变发动机呢?

与化学燃料相比,核聚变的效率提高了20倍,足以使核聚变火箭的速度达到光速的1/20。核聚变发动机的出现,将使太阳系内行星之间的来往变得就像今天的洲际旅行一样容易。然而也就这样了,在核聚变中,只有不到1%的氢原子变成了能量。想要达到光速的1/20,氢燃料的质量应为千年隼号的57倍;想要达到光速的1/2,则“千年隼”必须携带超过自身质量59000倍的氢燃料,而且这些氢燃料仅能使用一次。这使得用于恒星之间的核聚变飞船永远也造不出。

理所当然,我们需要更好的发动机。由物质与反物质湮灭而形成的辐射具有比核聚变更高的动能。计算表明,1千克反物质燃料提供的能量足以和100千克的氢燃料相媲美,想把飞船加速到光速的0.99倍,只需要13倍于“千年隼”质量的反物质燃料。



早在20世纪60年代,基本粒子的反粒子差不多全被找到了。问题是,反粒子是有了,但这些反粒子都是在实验室条件下孤立存在的,刚刚发现,就会在极短的时间里与周遭的粒子泯灭,无法形成稳定的反物质。也许宇宙深处存在着反物质构成的星球,但在地球上,科学家还无法制造、保存和使用反物质。什么时候能够实现呢?最最最乐观的估计也需要100年。

所以,现实中想制造出千年隼还面临了太多太多的难题。


撰文/ 秦建

本文节选自《知识就是力量》8月刊