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標題: 未來“反物質飛船”可從星際空間獲得燃料 [打印本頁]

作者: Lam_chai 時間: 2012-7-10 16:12 標題: 未來“反物質飛船”可從星際空間獲得燃料

據國外媒體報導，在未來數十年，將會有越來越多的關於發射新型高科技機器人探測器前往地球附近星球探索的消息，而對於距離地球僅僅數光年內的行星將會被陸續發現，這些目標都將成為人類未來宇航探索的動力，我們的目標中也包括了觀察達爾文的進化論是否在其他星球上也發揮相對應的作用。巨大的空間望遠鏡或許不能直接觀察到外星生命的存在，我們希望能在顯微鏡下觀察到外星生命的踪跡。

要發現正處於低級狀態的的外星生命，首先應該要抵達另一個行星系統，但如何才能實現這個願望呢？科學家們與科幻小說家長期青瞇於正反物質湮滅的動力系統。在著名的《星際迷航》系列電影中，反物質燃料發動機作為“企業”號宇宙飛船的動力系統，可實現曲速飛行，超光速抵達宇宙中任何一個地方。反物質在粒子物理學中如同正物質的“鏡像”，由反粒子所構成，在宇宙創世大爆炸之後是非常豐富的，但當反物質與正物質相互接觸時，就會發生湮滅，並釋放出大量的伽馬射線。

對於現在的的宇宙而言，我們是非常幸運的，早期宇宙中雖然存在大量的反物質，但是正物質的含量卻比反物質稍稍多了一點，正因為此在後來的宇宙演化中逐漸形成了現在我們所看到的恆星、行星，也包括我們自己，都屬於普通物質。科學家將早期宇宙中正物質含量高於反物質解釋為CP破壞，該定理預測了在宇宙大爆炸正粒子與反粒子之間的對稱關係。根據這個理論，如果有一個由反物質構成的星系，那麼你最好遠離它們，而最新的一篇關於反物質研究的文章，作者詹妮弗·溫莎（Jennifer Ouellette）指出：我們可以將反物質作為一種新型燃料之源。

在2009年的一部名為《天使與魔鬼》電影中，科學家從大型強子對撞機中提取出反物質，用於製造恐怖的反物質炸彈。然而，在現實世界中，僅通過目前的粒子物理加速器技術需要花費1000年才能產出一微克的反物質。值得一提的是，加速器的質子束每十年可提高四個數量級。巧合的是，曾經服役於美國國家航空航天局的航天飛機機隊在過去的數十年間使用的液態氫量也呈現出類似的增長趨勢。

一些粒子物理學家認為在21世紀中葉，微克級的反氫產量可能出現指數式增長。由於反物質燃料動力系統工作原理需要將反物質與正物質相互湮滅而釋放能量，因此在進行恆星際宇宙航行時需要攜帶更多的反物質，如果是對另一個行星系統進行考察並登陸，那麼還需要攜帶足夠的反物質燃料用於減速。根據粒子物理學家們計算，如果一艘恆星際宇宙飛船質量為100噸，設計速度為光速的40%，那麼其需要攜帶的反物質質量相當於八十艘超級油輪的裝載量。

但是如果將最大速度降低為25%的光速，需要攜帶的反物質燃料質量就會大大降低。使用反物質燃料推進的恆星際宇宙飛船需要進一步降低反物質的攜帶量，否則根據計算得出的攜帶大量反物質的宇宙飛船隻能是科幻小說中的一個情節。在2011年，歐洲核子研究中心的反氫激光物理實驗儀在四分之一小時多的時間內成功困住了309個反氫原子。

此外，國際合作研製的PAMELA宇宙射線探測衛星在地球磁場中發現了反質子的存在，而最近安裝在國際空間站上的阿爾法磁譜儀也能夠探測並標示出地球軌道上的反粒子。最近的研究發現，巨大的行星如木星磁場中應該存在著比地球更多的反質子。因此，科學家希望從宇宙空間中尋找新的反物質來源，而不是從低效率的加速器上獲得。打造前所未有的反物質燃料發動機聽起來似乎異想天開，但在1932年，愛因斯坦曾認為沒有跡象表明核能將被利用。看似不可能的反物質燃料發動機可能在一個世紀內成為終極動力。

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