我們需要一艘真正的星際航艦

作者: jfsu (水精靈) 看板: Gossiping
標題: Re: [新聞] 打造百年星艦「代達魯斯」號　美太空移民
時間: Sun Sep  9 16:40:39 2012


: 將使用反物質湮滅來引發核融合，
: 且使用的核融合引擎燃料可能要到月球開採
: 因為在太空中想要推進，如果不用扭曲空間的方法
: 就必須利用噴射有質量物質的反作用力來前進
: 因此作為動力，最理想的就是直接製造加速電荷後噴出
: 目前預計使用氘氦-3的核融核，其中氦-3在地球上的含量很低
: 但氘氦-3聚變產生的大量帶電粒子，且無gamma射線，故很適合當推進器
: 超導線圈應該是用來產生磁場加速帶電粒子，再由電荷槍射出推進
: 另外他們也說，對於點火用的反物質產生與保存將是研究重點
: 設計圖上大推進器大概是主推進器，小的是登陸艇
: 資料來源:伊卡洛斯公司網站的論文
: http://www.icarusinterstellar.org/


底下讓我們來談談這篇裡敘述的東西，依例，我會捨棄火星文，盡量以普通話來講。


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離我們最近的恆星系是半人馬座α星(Alpha Centauri)，距離約四光年，如果使用
傳統的化學推進火箭，大概要七萬年才能抵達！

簡而言之，要探索宇宙，我們需要一艘真正的星際航艦，其中最重要的就是得發展
新型火箭，目標有二：
1.增加火箭推進力
2.延長火箭運作時間

因為一般的火箭的推動力可能有幾十萬公斤，但卻只能燒個幾秒鐘。

目前科學家提出的新型引擎，如離子引擎/電漿引擎(Plasma Engine)、太陽帆
(Solar Sail)、核電火箭(Nuclear Electric Rockets)、核脈衝火箭(Nuclear Pulsed
Rockets)。

本文說的是用核融合引擎，或是所謂的衝壓噴射融合引擎(Ramjet Fusion Engine)。

最初的構想於1960年，理論上，一部這樣的引擎約可提供1G的推動力（相當於站在
地表的重力），如果可能一整年都維持1G的推力，速度可以達到光速的70%！！
以太空船內的時間算的話，只要11年就可以抵達位於地球400光年的昂宿星團，
                        只要23年就可以抵達位於地球200萬光年的仙女座星系

問題來了，好比湘北的不安定因素是他(http://disp.cc/b/25-xvH　)，而這種引擎
的不安定因素則是『核融合反應』！

註:核融合用的是氘與氚，文中的引擎則是用氘與氦3，後者的點火溫度約是前者的數倍，
　 威力也大。

核融合反應的困難在於要如何以絕對平均的方式點燃富含氫元素的小球（好比你手壓
一個氣球的某處，裡頭的空氣卻會跑到另一處），讓其溫度與壓力都達到勞遜判據
（Lawson's Criterion），才能啟動核融合過程。簡而言之，我們可以將太陽
（太陽本身就一個核融合反應）放進盒子裡，但我們不曉得要如何製造這個盒子！


另外，文中提到反物質產生與保存。

說到反物質，電影達文西密碼之前傳：《天使與魔鬼》中，有個激進份子密謀用反物質
炸彈將梵諦岡炸個粉碎；他們知道物質與反物質(Antimatter)接觸時會引發超級巨大
的爆炸，威力不是boyo哥的瓦斯可以比擬。
(物質與反物質接觸會產生102萬電子伏特的γ射線！)


舉例:

                    1顆 反物質炸彈相當於底下的能量

=                 100顆 原子彈
=       1,965,870,300個 營養午餐
=      34,429,169,000顆 MoNeNe的406榴
=      60,075,949,000顆 美製 mk3 手榴彈
=     322,689,907,000顆 5.65公釐步槍彈
= 130,022,570,000,000根 水鴛鴦

當然啦，反物質炸彈純屬虛構，但反物質可是真正存在。)
在此不再敘述反物質，我們直接進入結論。

反物質的年產量約，10^-9~ 10^-8克(十億分之一克～一億分之一克。)
如果要生產一公克的反物質預計得花十萬兆美元，而且工廠要連續運作一億年！
比血汗工廠還要血汗啊！

更諷刺的是，若將世界上所有的實驗室產出的反物質全部加起來，再用物質破壞，產生
的能量只夠讓一顆燈泡亮個幾分鐘。

註:
七十年前，1942/12/02，鈾反應堆產生的動力也是只能點亮一顆小燈泡，但在3年之後，
這玩意卻讓日本的長崎與廣島付出了慘重的代價


再來說到保存。
由於反物質一旦接觸物質會發生爆炸，所以它是不能放在一般容器，好比，你隨手拿個
馬克杯說要裝反物質，這無異是個自殺之舉！要怎麼保存呢？
方法之一就是將反物質『離子化』，再置入磁瓶中保存！

有位科學家叫史密斯(Gerald Smith)，他研發了一種叫潘寧阱(Penning Trap)的東西，
重量約100公斤，其中大部份是液態氦與液態氮（低溫下，反質子的波長是內壁原子的
數倍，因此不會撞上內壁而自我毀滅），可以將一兆個反質子儲存在磁場中，
但僅能存放五天。（補充一點，他是反物質引擎的提倡者之一。）

給個簡單數據，在2008年，反物質的成本目前是每公克一千八百兆台幣，
約72兆個「營養午餐」，可以演出7,800,000場「夢想家」，90,000個在多隆大人口中
有記錄的國民黨黨產。

最後，若以反物質作為燃料去推動太陽帆，前述有提到說，離地球最近的半人馬座α星
大概要17克！

既然實驗室不好做，那麼我們是否可以去宇宙中找反物質呢？

對於這個問題，如果科學家們去希臘or台灣的街上隨便捉個人問，他會得到這個答案：

「是有多難找？我敢說那絕對比幫我找份工作還簡單！」


以上。

參考書籍:
1.電影中的不可能物理學
2.wikipedia

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對流血一週仍然不死的生物千萬不能大意……。


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→ WenliYang:希臘換成台灣也可以                                    09/09 16:41
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推 seafood:有趣的解說法                                            09/09 16:43
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推 SamuelLuo:推原PO，總之反物質目前僅在理論階段～先開發火星再說    09/09 16:44
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推 kickmeout:本文是把科普知識結合時事的最佳範例                    09/09 17:50
推 paulluopaull:時間長短和你本身的速度有關，速度越快你看時間走越   09/09 17:57
推 Zeroyeu:....宇宙移動光靠直線推進是不可行的啦,還是要靠曲速概念   09/09 17:58
→ paulluopaull:慢，但其他人會覺得妳時間是走越快，這種時間的相對   09/09 17:58
→ Zeroyeu:用能量在前方消減空間，在後方增加空間，算是比較可行      09/09 17:59
→ paulluopaull:關係，就是埃因斯坦的相對論!                        09/09 17:59
推 ByronX:好文 XD                                                  09/09 18:08
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※ [1;32mZuyi [0;32m:轉錄至某隱形看板                                           09/09 18:32
推 MADAO:哈哈 XDDDD                                                09/09 18:32
→ MADAO:那麼，請問哪裡可以買得到呢？                              09/09 18:33
推 lhlun:如此優質科普文應該要M啊                                   09/09 19:00
推 OrzJ:好文                                                       09/09 19:16
推 t1329kimo:為什麼光速70%只要11年就可以跑400光年?                 09/09 19:17