星際旅行可以實現嗎?科學家:可以從黑洞中「偷取」能量

2021-02-08 關注未來世界

星際旅行最關鍵速度要快，那就必須攜帶足夠的燃料。但是，地球上現有的所有燃料都帶去，也無法滿足高速星際旅行的要求，因為能提供這麼多能量的燃料本身已經超重了。因此，許多天文學家提出，從地球帶去的燃料只需要提供一個初始速度，後續旅行所需的能量都可以從星際空間內補充。比如，宇宙空間內的稀薄氣體可以當作燃料，這種氣體在某些物理作用下或在定向波束作用下可以推進宇宙飛船。

宇宙飛船如何在航行期間充能？

近日，一位美國常青藤聯盟（Ivy League）的天文學家提出一個更大膽的設想，既然人類目前所能獲得的所有的燃料，都無法提供足夠的動力來幫助人類實現星際旅行，那索性就來一場「無燃料」的說走就走。

高速星際旅行的能量從哪來？

這位天文學家是來自美國哥倫比亞大學的副教授大衛基平（David Kipping），他提出了「奇環驅動」（Halo Drive）的概念，意思是從黑洞的奇環中獲取能量，利用黑洞作為「萬有引力鏡」（gravitational mirrors），把宇宙飛船加速到「相對論速度」——接近光速的速度。這是怎麼一回事呢？小編來為您解釋一下。

黑洞最著名的能力就是吞噬一切，但是，25年前，理論物理學家們在計算黑洞周圍空間性質的時候注意到，在黑洞裡，存在一個充滿了量子效應奇異性質的面，安靜地平躺在黑洞赤道面上，這裡被稱為奇環。在奇環附近，黑洞將不吞噬物質，而是把物質推開。

利用黑洞赤道面上的奇環作為反射鏡

基平副教授認為，利用奇環反射光子的能力，也就是所謂的「萬有引力鏡」,可以從黑洞中獲取能量。這裡之所以用」萬有引力鏡「這個名詞，而不是「萬有引力彈弓」，是因為宇宙飛船補充能量利用的是黑洞中反射出來的光子，而不是反彈出來的物質，更不是把宇宙飛船整個丟進黑洞裡再反彈出來。

光子可以從黑洞中偷取能量

經過計算，他認為，當光子被吸入黑洞，撞上」萬有引力鏡「，隨後被反射出來時，它從黑洞中」偷取「了一部分能量，可以為宇宙飛船補充動能。理論上講，一艘像木星那麼大的宇宙飛船，通過這種」光航行「（light sailing）的方式，可以加速到比黑洞運動速度高0.4倍的速度。那黑洞的速度有多快呢？天文學家在銀河系中心附近發現了一對互相圍繞對方旋轉的雙星黑洞，它們的運動速度可以達到光速的三分之一或五分之一。也就是說，如果利用這一對雙星黑洞來加速宇宙飛船，理論上可以加速到光速的28%~45%。（1/5*140%~1/3*140%）

互相繞對方旋轉的雙星黑洞

基平副教授還指出，銀河系中存在超過1億個黑洞，這樣的密集程度足以為宇宙飛船及時地補充能量，使它維持高速的星際旅行。外星文明可能已經在人類並不知情的情況下，利用了「奇環驅動」的技術。因為有一些黑洞的能量有些異常，超出目前科學家的認知範圍。

結語

如果這位天文學家的理論可以兌現，宇宙飛船可以以光速的三分之一左右在宇宙中穿梭，並且每遇到一個黑洞就可以充能、加速。以這樣的速度，跨星系旅行、跨光年旅行，就會很溜。

基平副教授的想法發布在arXiv.org電子圖書館中。

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