关于航天事业的畅谈与畅想

　　——现代人的“曲率梦”

　　桥头胡中学三(6)班袁嘉天

　　在科幻小说《三体》中，有一项非常重要的技术，它曾是人类发布“宇宙安全声明”的唯一途径，它曾是人类逃离二向化太阳系的唯一希望，它也是带走最后两个地球人类的关键，它就是曲率驱动。

　　首先的问题是，为什么化学火箭无法做到光速？其实这个问题很容易理解，根据齐奥尔科夫斯基公式(关于该公式请自行百度)，就是说在真空中，任何一次靠喷物质的反推力进行机动，带的燃料越多，一次机动消耗的也越多。即使不考虑返程，初始加速和目的地减速的燃料是省不了的，工质推进因此显得“华贵”且“臃肿”。这里假使我们要把1g物质加速到光速的0.2%(为了方便取为)，设尾气喷出速度为3000，设其燃料载荷比为x，代入公式后解得的这个数值已经大于整个可观测宇宙的质量。当然看过《三体》的读者也许会说“无工质推进”，这里给出相对论下的齐奥尔科夫斯基公式光子本身的静止质量为零，也就成了无工质，靠相对论效应的动量产生推力。但就目前来看，如利用电磁驱动的EM引擎，输入1千瓦的电离，EM引擎才产生1.2毫牛顿力，大约相当于0.122克力，性价比太低，甚至不如工质推进。另外无工质推进必定是利用核能，核能→电能→光子(中间过程略)的损耗极大，而且核反应堆必定产生废料，这些不拿去推进？总的说，这项技术“理想很完满，现实很骨感”。

　　其次的问题是，为什么曲率驱动理论上可以做到光速？在分析了两种推进的缺点后，我们再谈谈，首先看一个物理原理类似的实验：用纸折出小船。在小船尾部穿一个孔，塞入肥皂，放到水中，你会发现，小船在自动往前航行。这是因为肥皂溶解于水，降低了后方的水面张力，小船则被前方较大的张力拉过去。曲率驱动与此相似，宇宙并不平坦，减少飞船后方的曲率，飞船便会被前方空间拖动。其实仔细想想就会发现，曲率驱动很巧妙地避开了牛顿第二定律，即物体加速度的大小跟作用力成正比，跟物体的质量成反比，加速度的方向跟作用力的方向相同(这个定律其实也能验证为什么化学火箭到不了光速)。而曲率驱动则是没有加速过程，拉扯空间本身，但对于曲率泡外的观测，就相当于进行了快速移动。有个著名的数学模型“阿库别瑞度规”理论上可行，但它需求负的能量密度的“奇异物质”，以阿库别瑞引擎的可行性还有待考证。

　　虽然目前我们无法做到曲率驱动，但是目前理论上还没有同化学火箭一般给曲率驱动“下死刑”，那么我们不妨大胆想象一下：如果在未来能通过卡西米尔效应以外的方式(虽然阿库别瑞设想用卡西米尔效应，但理论上卡西米尔效应得到的负能量难以满足阿库别瑞引擎)，得到负的能量密度的物质，或是改进模型使能量负荷在卡西米尔效应的承担范围内，人类是否就能做到光速旅行？或许行不通，但也许会有新的理论、新的技术出现，到那时，一切也许皆有可能。人类的科技呈现爆炸式发展趋势，我有信心可以说，未来的航天事业，尤其是我们中国的航天事业，绝对会更加欣欣向荣，蓬勃发展，正如同现代人实现了古代人的“飞天梦”，未来人也一定能实现现代人的“曲率梦”！

　　(指导老师：董梦群)