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  • 1 # 多維觀世界

    首先講什麼叫做工質推動?

    在地球上要推動一個物體前進,一般有三種方式。一是依靠摩擦力,比如汽車腳踏車,動力作用於輪胎輪胎轉動與地面形成摩擦力,推動車子前進。如果地面過於光滑或者輪胎懸空無法抓地,車子就不能前進。二是靠氣壓或水壓差,比如輪船飛機潛艇,動力的擾動使前後的壓差不同,是水流或者氣流產生推力,推動物體前進。如果空氣稀薄就不能形成明顯壓差,飛機就不能前進。三是靠反推力,如火箭導彈等,原理就是作用力等於反作用力,靠不斷向後噴射物質,造成反推力來推動物體前進。如果不能向外噴射物質,就不能獲得加速或減速。

    在太空中沒有可以抓靠的介質,也不能製造空氣或液體壓差,所以前兩種方式都不能使用,只能靠第三種方式反推力來推動物體前進。這種方式需要不斷向外噴射物質以獲得反推力,這種向外噴射的物質就叫做工質,這種推進方式就叫做工質推進。

    反推力方式遵循牛頓第三定律,作用力等於反作用力。由此可以推匯出動量守恆定律,就是飛船獲得的加速乘以飛船質量等於噴射物質的速度乘以噴射物質質量,用公式表示就是,MV=mv。要想獲得更高的速度,就要增加噴射物質的速度和質量。噴射物質速度受能源的產能效率限制,在能源效率一定情況下,就只能增加噴射物質質量了。這就是工質推動的弊端,因為工質必須提前攜帶好,如果是路途遙遠的星際航行,需要的工質量是巨大的,巨大到超過飛船的質量。所以利用工質驅動是無法實現真正的星際航行的,只能在太陽系內慢慢的飛行。

    這和能源種類無關。無論使用什麼能源方式,化學能核能都一樣。只要還是靠向外噴射物質來推動飛船都一樣,屬於工質驅動。無工質驅動就是不向外噴射物質,那麼它的作用原理就不能是作用力等於反作用力的反推力。那麼能夠應用的驅動原理都有哪些呢?

    我看到回答中有人說用核彈爆炸的輻射推動前進,這實質還是工質驅動,原理還是反推力。燃料或者燃燒產物本身也是工質,只要是向外釋放出的都屬於工質。核爆炸的輻射本身是一些粒子,這些粒子都是有質量的。即使是光輻射,運動的光也是有質量的。並且輻射消耗能量,能量消耗質量。輻射是向四周全方位的,驅動飛船前行只是其中一部分,這樣獲得的動能還不如工質驅動大。

    真正的無工質驅動必須從太空空間本身找,要想不拋射物體前進,就必須利用太空本身。像在空中飛行或水中游泳一樣利用類似氣壓或水壓差的東西來前進。首先太空不空,其中存在很多粒子、磁場、暗能量、暗物質,這些都可以被利用。比如透過高能量擾動空間的這些物質,使得飛船前後某些物質密度不同,從而推動其前進。這當然是理論上的推理,具體以後怎麼做到無工質驅動,那是科學家的事情。

  • 2 # lgp3651

    如果想實現星際航行,核聚變和工質推進肯定是遠遠不夠的,蟲洞、曲率等方式才是可行的,如果用蟲洞或曲率方式實現太空旅行,對能量的需求會非常高,比如瞬間將整個太陽系質量轉化為純能量,現在都不可想象。

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