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度,那么这种利用磁场捕获电离粒子的技术是完全可行的,因此也适用于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航天器,例如自由号深空采矿船、巡逻舰,或是需要维持轨道位置并补充燃料的巨型光束站(无论是激光能量站还是物质束站)。
另外,如果在航天器的 “喉部” 区域放置一个可补充物质的黑洞,将捕获的物质注入黑洞,那么航天器的飞行速度将取决于该系统的有效排气速度。否则,在捕获物质后,为了将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,布塞曼冲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于 2019 年提出的一种移动恒星的方法。该方法利用静态卫星汇聚太阳能,使恒星风以光束形式从恒星向外喷射,随后这些光束会穿过一个巨大的布塞曼冲压发动机装置,并与氧 - 14 射流共同作用,从而以远高于传统希卡德推进器的速度推动恒星。
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征是会产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,产生高温的推进剂。由于温度极高,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,同时推动航天器向相反方向运动。
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)或弹性装置(如传统弹弓、弓箭发射 projectile 时依靠的弹性力)等其他推进方式相比,化学火箭通常具有高得多的排气速度和比冲。
由于燃烧反应发生迅速,化学火箭能产生足够大的推力,使航天器摆脱行星引力场。而像离子推进器这样效率更高的推进系统,尽管最终能将航天器加速到更高的速度,却无法实现地面起飞或穿越大气层。
因此,化学火箭的效率在高温条件下最高,所以人们会尽可能让燃烧过程在火箭箭体和喷管所能承受的最高温度下进行。
目前已知效率最高的化学火箭燃料是分子氢与硼的混合物(氢硼燃料),但与更常用的火箭燃料(本质上是煤油)相比,其使用难度更大。
在不同的环境和工况下,其他燃料也各有优势,有些更易于操作或储存,有些则更易获取 —— 当需要从目的地获取燃料以实现返程时,燃料的易获取性就变得至关重要,例如在月球、火星或其他天体上利用当地资源生产燃料。
加粗 - 克拉克科技
克拉克科技本身并非一种推进系统,而是一个分类术语,适用于众多在假想科学或科幻作品中提出的推进方法。
这一名称源自作家阿瑟C克拉克的一句名言:“任何足够先进的技术,都与魔法无异”。克拉克科技指的是那些在当前已知物理定律框架下看似不可能实现的各类技术,包括负质量或其他奇异物质、超光速系统以及永动机等。
此外,克拉克科技还包括通过改变物理常数(如光速、引力大小、电磁力或强核力与弱核力)来运行的推进技术,或是以奇特方式扭曲时空的技术(例如制造一个内角和仅为 359 度的圆,或是开启通往具有不同物理属性的其他维度的通道)。
想了解更多关于这些近乎魔法的技术,可观看我们的《克拉克科技》节目。
加粗 - 直径推进器
直径推进器是一种假想的克拉克科技无反冲推进器,通常设想依靠负质量运行,但也可能借助任何能够在航天器上产生有效压力差以推动航天器前进的场或力 —— 类似大气层中的机翼利用压力差产生升力。
负质量粒子的一个特性是,它们被认为会在引力作用下排斥正质量和负质量,而正质量则会在引力作用下吸引正质量和负质量。因此:
· 两个正质量粒子会相互吸引;
· 两个负质量粒子会相互排斥;
· 一个正质量粒子和一个负质量粒子相互作用时,正质量粒子会被负质量粒子推开,而负质量粒子会被正质量粒子吸引,最终形成正质量粒子被负质量粒子 “追逐” 的局面。
这种技术与引力偶极子推进器类似,二者都是利用引力作为推进所需的力或场。直径推进器是俯仰推进器的一个子类,可能会利用负能量来实现这种推进效果,并且与牵引光束非常相似 —— 牵引光束也可能被用于航天器推进。
加粗 - 分离推进器
分离推进器的设计理念是:可以使一个场与其产生源分离。
从概念上讲,我们可以想象这样一种场景:在一个大型引力场附近建造一艘航天器,然后 “切断” 航天器与该引力场的质量梯度联系,并
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