反物質(zhì)飛船
外星之旅
《阿凡達(dá)》描述：為準(zhǔn)備趕赴半人馬座阿爾法星的星際之旅，人類建造了長近1英里(約合1.6公里)的太空飛船，太空飛船使用混合反物質(zhì)聚合發(fā)動(dòng)機(jī)。這些飛船的航行速度大概相當(dāng)于光速的十分之七，即每小時(shí)6.7億英里(約合每小時(shí)11億公里)，然而，即便是照此速度航行，趕赴距離地球最近的星球也需要大約六年時(shí)間。
科學(xué)事實(shí)：作為一種用于推進(jìn)的能源，你無法阻止物質(zhì)和反物質(zhì)粒子接觸，彼此湮滅。從事先進(jìn)推進(jìn)系統(tǒng)研究的美宇航局科學(xué)家喬治-施密特(George Schmidt)表示：“這是我們所知最強(qiáng)大的能量反應(yīng)?！笔┟芴噩F(xiàn)任美國俄亥俄州研究與技術(shù)委員會副主任。物質(zhì)與反物質(zhì)湮滅釋放的能量可以直接用作推進(jìn)劑，從火箭后部的噴嘴中噴射出來，或者反物質(zhì)可以在其他物質(zhì)中誘發(fā)裂變(原子分裂)或聚變反應(yīng)(原子合并)，生成數(shù)量少但卻強(qiáng)大的推力。
然而，地球距半人馬座阿爾法星有26萬億英里之遙，獲取這種星際之旅所需要的足夠反物質(zhì)以及長期保存這種揮發(fā)性燃料，一方面耗資巨大，另一方面技術(shù)難度大。首先，生成反物質(zhì)就不是一項(xiàng)輕松的工作：瑞士日內(nèi)瓦歐洲核子研究中心和美國芝加哥費(fèi)米實(shí)驗(yàn)室的粒子加速器迄今僅僅造出十幾毫微克的反物質(zhì)，當(dāng)然，值得一提的是，這些設(shè)施不是用來大量生成反物質(zhì)的。
施密特稱，按照現(xiàn)在的標(biāo)準(zhǔn)，每造出1毫微克的反物質(zhì)，投入高達(dá)600億美元，雖然造價(jià)數(shù)十億美元的專門設(shè)施能以每毫微克600萬美元的成本制造反粒子。施密特說：“令我高興的是，《阿凡達(dá)》電影制作者提出以混合核進(jìn)程作為能量來源。相比純粹的反物質(zhì)火箭，這種概念需要的反物質(zhì)數(shù)量更少?！辈贿^施密特同時(shí)指出，混合反物質(zhì)聚變發(fā)動(dòng)機(jī)不可能產(chǎn)生所需達(dá)到光速十分之七的推力。
反物質(zhì)儲存是另一個(gè)嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。電磁場通過令暗物質(zhì)遠(yuǎn)離所謂“彭寧離子阱”(Penning trap)的內(nèi)壁，可以在里面儲存暗物質(zhì)。據(jù)美國賓夕法尼亞州立大學(xué)物理學(xué)榮譽(yù)教授杰拉爾德-史密斯介紹，這一過程僅持續(xù)幾個(gè)月時(shí)間，隨后反物質(zhì)會與彭寧離子阱“等候區(qū)”的迷失物質(zhì)粒子相接觸，無法產(chǎn)生完美的沒有物質(zhì)的真空。史密斯教授是總部設(shè)在圣達(dá)菲的正電子研究(Positronics Research)公司創(chuàng)始人，該公司正在研究反物質(zhì)的應(yīng)用。
據(jù)史密斯介紹，在從地球往返半人馬座阿爾法星的為期數(shù)年的星際旅行中，如果有效載荷數(shù)量相當(dāng)大，則總共需要數(shù)千噸反物質(zhì)，這顯然會是一個(gè)嚴(yán)重障礙。即便上述問題全都得到解決，那么在前往半人馬座阿爾法星時(shí)還會面臨如何令宇宙飛船減速的問題。施密特說，宇宙飛船在搖擺著穿越半人馬座阿爾法星的重力勢阱時(shí)，只能采用某種反向“彈弓效應(yīng)”(slingshot effect)幫助減速。
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