NASA早在1996年就啟動研究曲速引擎，已過二十多年，現在怎麼樣了

2020-10-18 星辰大海種花家

距離地球最近的恆星系在4光年外，最近的超級地球大約在100光年外，銀河系直徑高達15-20萬光年，仙女星系則在254萬光年外，即使人類以高亞光速速度飛行，那麼按人類的壽命計算，其實也爬不了多遠！因此在星際迷航中有一種非常有趣的說法，只有人類實現了曲速飛行，才能被接納到銀河系文明聯邦。

曲速引擎和曲率引擎

曲速引擎是其實在很多科幻小說或者影片中被採用，但應該《星際迷航》最系統化的論證和展現，曲率引擎則是《三體》中提出的概念，儘管名詞差了一個字，但兩者本質上並無差異，只是在實現細節上有所不一樣！

《星際迷航》中交代的曲速引擎是澤弗拉姆·科克倫所開發，試飛時間是2063年，試飛的飛船是「鳳凰號」，而距離地球12光年外的瓦肯星人則更早的實現了曲速引擎，並且速度要比人類的飛船高得多！在鳳凰號的試飛圓滿成功、在科克倫回到地球後不久，瓦肯星科考船T'plana'hath降落地球，與人類進行和平的第一次接觸！

第一艘曲速試航的鳳凰號飛船

當然這是《星際迷航-第一次接觸》中的情節，人類只有實現了曲速飛船才被其他文明所接納，《星際迷航》中假設了一個前提，即不能隨意幹擾低等級文明的發展進程，甚至出現在他們面前都是不被允許的！

曲速引擎的速度

曲率引擎則是在劉慈欣《三體》中出現，三體人率先開發出了曲率引擎，但試飛的航跡被超級文明發現而因黑暗森林的設定下被摧毀，因此失去了母星的三體人開始流浪宇宙，為什麼沒有加快入侵地球是因為兩個恆星距離太近，地球遲早會被發現，而程心為首的地球掩體組織則打算做縮頭烏龜，躲在木星後沾沾自喜，以為小聰明可以躲過毀滅。

結果這次毀滅太陽系的是二向箔，全方位無死角攻擊，幸虧維達偷偷製造了曲率飛船星環號，讓程心跑了出來。二向箔到達的時間是公元2400年！

實現兩種引擎還有多久？

曲速引擎和曲率引擎都是以擴張飛船後方的空間，壓縮飛船前方的空間作為飛船的驅動力的，唯一的差異是曲速引擎同時會給自身製造一個靜止空間的時空泡，將飛船包裹在時空泡內，而曲率飛船則沒有，因此兩者的表現也是大相逕庭，曲速飛船的時間和地球是同步的，而曲率飛船則存在嚴重的鐘慢效應，因為曲率飛船與空間存在相對速度，無法逃避相對論效應所致。

曲速引擎和曲率引擎在原理上成立嗎？

從原理上來看並沒有什麼特殊問題，宇宙的膨脹就是空間擴張所致，而空間的膨脹可以將遙遠的星系以超光速的速度推走，這一點來看是沒有問題的！但其中的關鍵是，要如何壓縮飛行器前方的空間，又同同時拉伸後方的空間，還要給自身製造一個時空泡？

但不要以為這隻停留在科幻小說中，1992年物理學家米格爾·阿爾丘比爾做出一個理論解，這個模型允許引擎以超過光速旅行，但隨後的計算卻發現，這個模型需要大量的負能量或質量！1994年物理學家米給爾·阿庫別瑞提出了波動方式展延空間，為這個理論鋪路，因此後來就被稱為阿庫別瑞引擎！

這個模式在愛因斯坦廣義相對論的條件下建立了一個特殊的時空度規，它能在飛船的前方收縮空間，後方則擴張空間，並且在兩者之間會連成一段平直的時空泡，因此飛船在泡泡內是不動的，動的只是空間，所以飛船的時間體系和地球是一致的。

但同樣需要大量的負能量，需要奇異物質來實現，阿庫別瑞聲稱卡西米爾效應可以滿足阿庫別瑞引擎的負能量需求，當然這已經到了量子力學的範疇，而廣相併不包括量子力學，但兩者結合的量子引力論認為是阿庫別瑞引擎無法實現。

NASA的突破性推進物理計劃

1996年美國國家航空航天局（NASA）成立了突破性推進物理計劃（Breakthrough Propulsion Physics Program, BPP），這是一個非常科幻的計劃，所涉及的很多技術可能我們都沒聽說過，包括如下：

突破性推進物理計劃的幾個目標

其中Space drives就是研究曲速引擎的，不過這項計劃已經在2002年戛然而止，因為到現在為止曲速引擎中所有涉及的技術，科學界連方向都摸不到！

當然關於曲速引擎也提出了N種科幻理論，也曾有新的理論將所要求的能量降低到I型文明所能達到的層次，但這只是一艘飛船，就需要行星級別的能量來驅動，這肯定是哪裡出了問題，只是很可惜即使如此，也還停留在數學計算上，工程實現則更是沒有時間表。

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  • 劉慈欣:NASA試驗≠三體的曲速引擎,四小時到月球≈神話
    電磁驅動的概念早在2000年就被提出，之後美國、英國和中國的科學家也分別做過試驗，但美國宇航局稱之前的試驗沒有得到認可是因為並沒有在真空條件下進行。       其實電磁驅動試驗中所產生的推力非常小，大約只相當於一片半成形雪花的重量，距離超光速所需要的巨大推力還相差甚遠，不過研究人員也表明此次實驗的成功在於它指明的方向而不在於數據結果。
  • 「曲速引擎」可驅動宇宙飛船以10倍光速旅行
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  • 超越光速的曲速引擎技術能實現嗎?
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    如果曲速引擎應用於航天領域，我們去月球只要4個小時，38萬公裡的路程僅僅在數小時內完成，因此這種動力甚至有望實現超光速旅行。美國宇航局測試的曲速引擎在一個封閉的空間內進行，科學家使用了電磁驅動器作為電力來源，試驗裝置不需要燃料就能運作。此前有研究人員透露該裝置無法在宇宙空間中運行，不過這個疑點現在已經解決，美國宇航局測試的曲速引擎能夠用於行星際航行。
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    公元2063年4月5日早上11點左右，澤弗蘭·科克倫博士駕駛鳳凰號進行第一次曲速I級試航，被路過的Vulcan星飛船探測到了異常曲速信號，從此揭開了地球和Vulcan星被奉為銀河系和平共處，攜手發展典型的星際友誼！所以，放棄了嗎？一、曲速引擎？
  • 曲速引擎技術是什麼?人類能否造出曲速引擎,實現真正的太空旅行
    曲速引擎技術是什麼？人類能否造出曲速引擎，實現真正的太空旅行？愛好科幻電影的朋友肯定知道曲速引擎技術，那麼擁有這項技術將是一種怎樣的體驗呢？曲速引擎是一種科學家假設的超光速推進系統，經常出現在科幻小說中，尤其是電影《星際迷航》系列。裝有曲速引擎的宇宙飛船可以比光速快幾個數量級，同時避免了時間膨脹的相對論問題。
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    不過2014年，美國科學家宣布，計劃研究這種可以使得宇宙飛船在太空中進行「超光速」飛行的裝置，或許在將來的某一天人類的宇宙飛船真的能在太空中進行超光速的飛行。但是事實上，這樣的科幻電影的設定並不是編劇憑空想像出來的，而是在很久的時候就出現過一定的科學假想。
  • 打破空間探索邊界:曲速引擎或將實現超光速
    在遙遠的未來，或許是2200年，宇宙飛船可能超光速，而這將使它們能夠穿越時空。| 圖源：ZidBits什麼是曲速引擎？絕大多數曲速引擎都會利用廣義相對論中的漏洞來避免受到宇宙的最終速度——光速限制。物理學家發現，曲速驅動的最終速度限制是1032C，或大致是每秒3.3萬億光年。這是一個人們想都不敢想的速度。如果能以這樣的速度飛行，你將能夠在4.4飛秒（4.4E^{-15}秒）內到達可見宇宙的邊緣（140億光年）。除阿庫別瑞引擎（Alcubierre）外的曲速引擎也能以每秒186282英裡的速度在真空中飛行。
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  • 曲速引擎:曾被寄予厚望 現遭「一瓢冷水」
    圖片來源：NASA       2008年8月，美國國防部曾與幾十名研究人員籤約，委託他們探尋最先進的航空航天技術，其中包括人類前所未見的推進、發射和隱形技術。      2010年4月，研究團隊就推進技術方面，遞交了一份長達34頁、名為《曲速引擎、暗能量和利用額外維度》的報告。直到最近，這份神秘的報告才對外公開。