NASA研究可扭曲空間的曲速引擎 10倍光速星際旅行

宇宙中，離我們地球最近的恆星系統是半人馬阿爾法星系（Alpha Centauri），距離為4.4光年。如果按照Voyager-1（旅行者1號）宇宙飛船62136km/h的速度行進，抵達半人馬阿爾法星系需要6.7萬年，這對人類而言是個過於漫長的時間。雖然還存在許多不同的推進系統，比如離子推動器（ion drives），不過沒有一個能夠真正接近光速，並將星際旅行的時間縮短。

去年下半年，NASA組建了一支致力於曲速引擎（warp drive，也有譯作翹曲引擎）技術研究的小型團隊（沒錯，這不是科幻片，NASA真的打算玩扭曲時空）。這種曲速引擎如果可以實現，就能夠真正令星際旅行的速度達到和超過光速，讓人們完成許多過去無法完成的太空探索。

實際上早在1994年，墨西哥物理學家Miguel Alcubierre就提出了曲率驅動的概念，而由Harold 「Sonny」 White領導的這支隊伍則嘗試對Alcubierre曲速引擎進行一些改進，當然產出引擎實物的前提是人類能夠解決如何製造與存儲反物質的問題。

White及其團隊目前正在做的研究是探討這種曲速引擎實現的其他問題，比如說推動所需能量、採用曲速引擎的飛船應該長什麼樣子，以及以曲速推進時會發生怎樣的情況。在接受媒體採訪時，Sonny White解釋了超光速旅行的可能性：「你以每小時3英裡的速度步行前進。然後踏上機場的傳送帶，此時你仍保持每小時3英裡的步行速度，那麼實際前進的距離就遠比不在傳送帶時多。」在解釋以曲速做星際旅行是怎樣的感覺時，White說，「出發時就會有一個初速度，就像是在看影片快進一樣。」

先前Miguel Alcubierre所提出採用曲速引擎的宇宙飛船，是一個採用塔橋連接周圍環狀結構的球形太空飛行器，「想像一個橄欖球，周圍圍繞著環狀結構，整個系統和工作人員就在橄欖球中，而環狀結構由外來物質構成」，這裡所謂的外來物質即是飛船的能量源，其實現方式就目前的研究來看，人類對其仍知之甚少。

這種設計能讓飛船周圍的時空扭曲，飛船前的空間收縮，飛船後的空間擴張，而飛船本身位於一個沒有被彎曲的時空組成的扭曲時空泡（warp bubble）中。時空泡帶著飛船以10倍光速穿梭於時空間。從已有的宇宙觀察研究來看，這種時空的變形是可能的，不過在理論跨往哪怕實驗室的實現過程中都有著很多的問題。

Alcubierre曲速引擎的問題有很多，比如說人能否在這樣的氣泡中存活，不過其中最需要解決的問題是達到光速所需的能量。在Alcubierre的原始設計中，這種曲速引擎所需的最小能量就約等於木星的質能。去年，Sonny White為了解決這一問題，就對Alcubierre的設計進行了改進，包括將圓環結構從扁圓改為形似甜甜圈的正圓，令所需能量下降到可由相當於700kg旅行者1號的質能推動的程度。

不過，現在就考慮這種曲速引擎要真正投入實際使用還為時過早，NASA的這支研究隊伍雖然有了概念上的論證步驟，以期了解Alcubierre曲速引擎是否可運轉起來，但微小的曲速泡卻與現實中的原型設備幾乎沒有關係，而且要找到用於環形結構的「外來物質」就是個不可知的問題。所以期待超光速星際旅行的同學可能在有生之年也不會見到這種曲速引擎，唯一可感嘆的是我們的生不逢時。