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第164章 科幻引擎一（第2页）

之所以被称为“衝压发动机”，是因为它与吸气式衝压发动机的工作原理有相似之处——都是吸入介质（前者吸入星际气体，后者吸入空气），对其进行超高温加热后再从后方喷出。不过，在布塞曼衝压发动机中，加热气体的能量来源於气体自身的核聚变反应。

要引发这种核聚变，需要以相对论速度吸入星际气体，並將其强力压缩至太空飞行器的“喉部”区域，使气体粒子在极高的速度、温度和压力下相互碰撞。

这种设计曾被认为有望为太空飞行器提供无限的能量来源——太空飞行器在飞行过程中可以从太空中“抓取”燃料，就像船只在柴油海上航行一样。事实上，在一段时间內，人们曾设想利用它实现太空飞行器的持续加速，这一理念在科幻经典小说《牵引零点》以及引力偶极子推进器、雷射帆等其他推进系统的相关设想中都有体现。

然而，后续的数学计算表明，这种设计並不可行。实际上，一些观点认为，该方法消耗的能量可能比反应释放的能量还要多，最终会导致太空飞行器减速。颇具讽刺意味的是，这一特性使得该推进器在“免费减速”方面颇具优势：在旅程初期，可藉助雷射帆和中继系统將太空飞行器加速到一定速度；抵达目的地时，再利用布塞曼衝压发动机进行减速，同时为太空飞行器的其他功能供能。

此外，如果太空飞行器本身配备了正常运行的核聚变反应堆，且飞行速度不超过其常规排气速度，那么这种利用磁场捕获电离粒子的技术是完全可行的，因此也適用於那些配备常规核聚变反应堆、计划以光速的百分之几的速度飞行的巨型太空飞行器，例如自由號深空採矿船、巡逻舰，或是需要维持轨道位置並补充燃料的巨型光束站（无论是雷射能量站还是物质束站）。

另外，如果在太空飞行器的“喉部”区域放置一个可补充物质的黑洞，將捕获的物质注入黑洞，那么太空飞行器的飞行速度將取决於该系统的有效排气速度。否则，在捕获物质后，为了將其用作能量和推进剂，需要吸收物质的动量，而这所需的能量可能会超过从中获取的能量。

因此，布塞曼衝压发动机虽未达到最初的设计预期，但它的一些变体设计和替代应用仍值得关注。

加粗-卡普兰推进器

卡普兰推进器是马修?卡普兰於2019年提出的一种移动恆星的方法。该方法利用静態卫星匯聚太阳能，使恆星风以光束形式从恆星向外喷射，隨后这些光束会穿过一个巨大的布塞曼衝压发动机装置，並与氧-14射流共同作用，从而以远高於传统希卡德推进器的速度推动恆星。

加粗-化学火箭

“化学火箭”是一个统称，涵盖所有依靠化学反应（通常是燃烧反应）运行的火箭。这类火箭最显著的特徵是会產生高强度的火箭火焰，这在无数火箭发射场景中都能看到。

在化学火箭中，燃料通常与氧化剂混合燃烧，產生高温的推进剂。由於温度极高，推进剂具有很高的排气速度，能以巨大的动量从火箭喷管喷出，同时推动太空飞行器向相反方向运动。

与压缩气体（如二氧化碳气动枪、水压玩具火箭中使用的压缩气体）或弹性装置（如传统弹弓、弓箭发射projectile时依靠的弹性力）等其他推进方式相比，化学火箭通常具有高得多的排气速度和比冲。

由於燃烧反应发生迅速，化学火箭能產生足够大的推力，使太空飞行器摆脱行星引力场。而像离子推进器这样效率更高的推进系统，儘管最终能將太空飞行器加速到更高的速度，却无法实现地面起飞或穿越大气层。

因此，化学火箭的效率在高温条件下最高，所以人们会儘可能让燃烧过程在火箭箭体和喷管所能承受的最高温度下进行。

目前已知效率最高的化学火箭燃料是分子氢与硼的混合物（氢硼燃料），但与更常用的火箭燃料（本质上是煤油）相比，其使用难度更大。

在不同的环境和工况下，其他燃料也各有优势，有些更易於操作或储存，有些则更易获取——当需要从目的地获取燃料以实现返程时，燃料的易获取性就变得至关重要，例如在月球、火星或其他天体上利用当地资源生產燃料。

加粗-克拉克科技

克拉克科技本身並非一种推进系统，而是一个分类术语，適用於眾多在假想科学或科幻作品中提出的推进方法。

这一名称源自作家阿瑟?c?克拉克的一句名言：“任何足够先进的技术，都与魔法无异”。克拉克科技指的是那些在当前已知物理定律框架下看似不可能实现的各类技术，包括负质量或其他奇异物质、超光速系统以及永动机等。

此外，克拉克科技还包括通过改变物理常数（如光速、引力大小、电磁力或强核力与弱核力）来运行的推进技术，或是以奇特方式扭曲时空的技术（例如製造一个內角和仅为359度的圆，或是开启通往具有不同物理属性的其他维度的通道）。

想了解更多关於这些近乎魔法的技术，可观看我们的《克拉克科技》节目。

加粗-直径推进器

直径推进器是一种假想的克拉克科技无反衝推进器，通常设想依靠负质量运行，但也可能藉助任何能够在太空飞行器上產生有效压力差以推动太空飞行器前进的场或力——类似大气层中的机翼利用压力差產生升力。

负质量粒子的一个特性是，它们被认为会在引力作用下排斥正质量和负质量，而正质量则会在引力作用下吸引正质量和负质量。因此：

·两个正质量粒子会相互吸引；

·两个负质量粒子会相互排斥；

·一个正质量粒子和一个负质量粒子相互作用时，正质量粒子会被负质量粒子推开，而负质量粒子会被正质量粒子吸引，最终形成正质量粒子被负质量粒子“追逐”的局面。

这种技术与引力偶极子推进器类似，二者都是利用引力作为推进所需的力或场。直径推进器是俯仰推进器的一个子类，可能会利用负能量来实现这种推进效果，並且与牵引光束非常相似——牵引光束也可能被用於太空飞行器推进。

加粗-分离推进器

分离推进器的设计理念是：可以使一个场与其產生源分离。

从概念上讲，我们可以想像这样一种场景：在一个大型引力场附近建造一艘太空飞行器，然后“切断”太空飞行器与该引力场的质量梯度联繫，並將引力场的“前端”重新附著在太空飞行器前方，使太空飞行器持续“落向”前方。

我们也可以设想其他实现方式，例如在保留物体引力质量的同时，分离其惯性质量；或是切断静电力场或磁场与其发生器的联繫；甚至可能是使物体与希格斯场分离。

毋庸置疑，这类技术属於克拉克科技。

加粗-电动太阳风帆

恆星表面温度高达数千度，其强大的磁场不断搅动表面物质，导致大量粒子（主要是电离氢）从恆星表面喷射而出，这些粒子的运动速度可达数百千米秒，这就是太阳风（对於其他恆星则称为恆星风）。

人们可以製造一张巨大且轻薄的风帆，利用这些粒子的推力前进，就像地球上的船只藉助风力航行一样。不过，由於太阳风非常稀薄，即便使用石墨烯等轻质材料製造风帆，其尺寸也需要非常巨大，实际应用中可能並不现实。

不过，我们可以採用另一种设计：使用像头髮丝一样细的导电电缆或金属线，以轮辐的形式连接在太空飞行器主体上，通过太空飞行器主体的缓慢旋转使这些“轮辐”保持圆形排列。这样，仅用少量细线就能形成面积相当於数平方千米的“风帆”效果。

由於太阳风中的粒子大多已电离，它们能够与电场和磁场相互作用。在电动太阳风帆的设计中，正是利用电场与这些电离粒子的相互作用来推动太空飞行器前进。