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·一艘质量为100吨的太空飞行器,若能在飞行过程中將其惯性质量降至10吨,那么它的运动状態將类似於质量为10吨的物体——在相同动量或动能下,速度会更快,下落时加速度也会更大;
·同时,惯性减小还能降低太空飞行器碰撞时的破坏力,使太空交通更安全;
·此外,通过快速恢復甚至提高太空飞行器的实际惯性质量,还能实现快速减速——这正是我们在科幻作品中常看到的太空飞行器“急剎车”
场景。
这类技术通常被归类为克拉克科技,且可能违反动量守恆或能量守恆定律。
此外,惯性减小技术还可能意味著我们掌握了“惯性阻尼”
技术——科幻作品中常用这一技术来解释太空飞行器为何能快速加速或减速,而不会让船员因惯性作用被“甩成肉泥”
。
惯性减小推进器与引力推进器可被视为“孪生技术”
——二者都能实现类似的“无惯性”
加速效果。
加粗-离子推进器
离子推进器(也称为离子推力器或离子发动机)是电动太空飞行器推进系统的一个大类。
其核心原理是:利用电源產生的电场或磁场,加速带有电荷的电离粒子(推进剂),使其从太空飞行器尾部喷出,从而產生推力。
离子推进器的电源来源多样,包括电池、放射性同位素热电发生器(rtgs)、机载反应堆、太阳能电池板,或是通过雷射、能量束等外部方式传输的能量。
这类推进器通常具有“低推力、高效率”
的特点:
·由於推力小,无法用於太空飞行器的地面起飞或穿越大气层;
·但由於效率高,能长时间持续工作(可运行数小时甚至数周),最终能將太空飞行器加速到远高於化学火箭的速度(化学火箭通常只能运行几分钟)。
因此,离子推进器非常適合以下场景:
·电源充足但对加速时间无严格要求的任务,如行星际航行;
·卫星的轨道微调或轨道维持。
从理论上讲,离子推进器的排气速度没有上限——因为它本质上是一种粒子加速器,而粒子加速器已能將粒子加速到接近光速(如0.999999999988倍光速)。
但在实际应用中,其排气速度会受到推进剂类型、电源功率等因素的限制,存在一个“最有效”
的速度范围。
加粗-克拉斯尼科夫管
克拉斯尼科夫管是一种用於超光速飞行的曲速推进器设计,与其他曲速推进器类似,它的实现依赖於自然界中尚未经实验证实的奇异物质,因此被归类为克拉克科技。
根据狭义相对论,以接近光速飞行的太空飞行器会经歷“时间膨胀”
效应——太空飞行器上的时间流逝速度会远慢於外界。
例如:
·一艘以99.5%光速飞行的太空飞行器,船上每度过1天,外界就会度过10天;
·若该太空飞行器前往10光年外的埃普西隆?厄里达尼恆星系统,从外界视角看,旅程耗时约10年,但船员在船上仅会经歷1年。
谢尔盖?克拉斯尼科夫提出,在这类太空飞行器飞行轨跡的“尾跡”
中,会形成一个“时间捷径”
——通过这个捷径,后续太空飞行器能在更短时间內完成相同旅程。
例如:
·第一艘太空飞行器於2090年出发前往埃普西隆?厄里达尼星系,按正常时间膨胀效应,將於2100年抵达(外界时间);
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