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宇宙中沒有什麼是靜態不動的。在銀河系裡,數以萬億計的恆星圍繞著銀河中心旋轉。有一些恆星,比如我們的太陽,在以離銀心3萬光年的距離、2.3億年為週期的速率穩穩地轉動著。這種舞蹈不像井然有序的芭蕾舞,而更像是一個充滿了醉漢的溜冰場。這種混亂讓銀河系變得危險,我們太陽系的鄰居一直在變——恆星在以每秒幾百千米的速度移動,只有星體之間空曠的距離保護我們。但我們可能在未來的某一天運氣不好,有可能遇到一個變成超新星的恆星(指由超新星爆發帶來的問題),或者地球被一個大品質物體所攜帶的小行星雨洗地。如果類似這樣的事情要發生,我們很可能提前幾千年,或者幾百萬年就能發現,但是我們仍然什麼也做不了,除非,我們把整個太陽系移走。

要移走整個太陽系,我們需要一個恆星發動機——一個用來駕駛整個恆星的巨構建築。這是一種可能由具有“戴森環”等級科技,為接下來幾百萬年做計劃的先進文明建造的。但是我們怎麼可能移動數以百計的太陽系中的物體呢?好訊息是:我們可以不管它們,我們只需要移動太陽,所有其它的東西都被萬有引力緊緊地和太陽膠著在一起,無論太陽要去哪。

關於恆星發動機是什麼樣子,有很多種關於原理的設想,我們基於我們現有的對物理的理解,選出了兩種在理論上可以建造出來的、最簡單的恆星發動機——西卡多夫推進器 (ШИКАДОВ Thruster)——一片巨大的鏡子。它的工作原理和火箭一樣,類似火箭燃料以太陽輻射的形式,離開的光子攜帶了部分能量。就好比如說,如果一個宇航員在太空中開啟手電筒,它會反向推進宇航員,但是非常非常慢。恆星發動機會運轉的比手電筒好一點,因為太陽製造了大量的光子。

西卡多夫的基本概念是,反射半數的太Sunny輻射來建立推力,並且緩慢地推進太陽往目標方向移動。為了讓西卡多夫推進器工作,它必須保持在一個相同的位置,不圍繞太陽旋轉。雖然太陽的重力會吸引這面鏡子,但重力會被向上推的太陽輻射力平衡。這意味著這面鏡子一定要非常輕,由微米級的薄反射箔,比如鋁合金等材料製成。

鏡子的形狀也很重要。用一個巨型球殼包裹太陽並不可行,因為這會匯聚光線返回太陽並加熱太陽,然後帶來一大堆令人不快的問題。相反,我們使用拋物面鏡,它會使大多數太陽周圍的光線以相同的方向射出,這會使推力最大化。為了避免由於光照不均勻意外燒焦或者凍住地球,唯一安全可以建造西卡多夫推進器的位置是太陽的兩極,這意味著我們只能在垂直太陽系的平面上移動太陽,而且在銀河系中只能有一種方向。這會限制我們的旅行方案,但也基本上就是這些了。

對於能建造戴森環的文明,這是一個相對簡單的事情,並不複雜。只是比較難以建造在最大的推力下,我們的太陽系能在2.3億年內移動100光年,在數十億年後它能使我們幾乎完全控制太陽系在銀河系的移動軌跡。但在短期內這並不足以另我們躲避致命的超新星,這就是為什麼我們認為我們應該做得更好。所以我們詢問了我們的天體物理學家朋友們,能不能建造一個更快的恆星發動機?可喜的是他做了,還寫了一篇相關的論文,並已經發表在同行評審的期刊上,我們將稱呼我們的新恆星發動機為“卡普蘭推進器”。

卡普蘭工作的原理更像一個傳統的火箭——朝一個方向發射,從而形成向另一個方向推進。它是一個巨大的太空站平臺,由戴森環功能收集太陽的物質來進行核聚變。它噴射出非常快速的粒子射流,以1%的光速噴射出太陽系,另一邊射流像拖船一樣噴射向太陽。卡普蘭推進器需要消耗大量的能量,每秒大概幾百萬噸。為了收集這些燃料,我們的推進器得使用非常強大的電磁場,譬如從太陽風中抽取氫和氦來供給引擎。而單靠太陽風是不足以提供足夠的能量的,所以我們需要藉助戴森環的力量。太Sunny可以被重新匯聚到太陽表面,這會把很小的區域加熱到極高的溫度,然後從太陽上拔起數百萬噸的物質。這些物質可以被收集並分離為氫和氦,氦以爆炸性熱核聚變的方式燃燒,在反應堆中變成放射性氧射流,再以接近百萬度的溫度噴出,然後成為我們恆星發動機的主要動力來源。

為了避免我們的引擎墜入太陽,它需要自我平衡。要實現這個,我們可以用電磁場加速收集到的氫用粒子,再把它們向太陽射回去。這樣就平衡了推力,並且把推力傳回了太陽。在短短的數百萬年內,這種引擎可以移動太陽五十光年遠,足以躲開超新星爆發。在最大推力下執行一千萬年,就可以讓太陽系完全掉個頭。但是等等,我們會這樣把太陽用光嗎?幸運的是,太陽的品質太過於龐大,十億噸也僅僅只是刮一層表面。事實上,這種巨構建築可以延長太陽的壽命,因為品質小的恆星燃燒的更慢,保持太陽系宜居程度的時間會多出幾十億年。在卡普蘭推進器的幫助下,我們可以把整個太陽系變成我們的太空船。舉個例子,比如我們逆著銀河系旋轉的方向移動,並且殖民成百上千個路過的的星系,這甚至可以讓我們離開銀河系,並且在遠離銀河的地方擴張。

恆星發動機是由那種不是以年或者十年時間計算,而是幾乎永生的文明建造的。我們都知道總有一天我們的太陽會死去,一個恆星發動機將允許我們未來的子孫能在星星間旅行,而不用在星際空間的恐怖深淵中冒險。在我們建造恆星發動機以前,我們只是在漂流,並臣服於銀河系。怪誕想法我們可能不喜歡,但它帶給我們的啟發或許能使我們的後裔揚帆起航,並在接下來的百萬年中成為一個星際物種。

參考資料

1.Wikipedia百科全書

2.天文學名詞

3. Kurzgesagt – In a Nutshel-司馬坑-流星魂

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