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2024年7月13日 星期六

科学探索宇宙時空

《星際大戰》「千年鷹」能成真嗎?

姜啟明

2018年5月27日

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姜啟明

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2018年5月27日

姜啟明

2018年5月27日

姜啟明

【新三才編譯首發】在知名《星際大戰》電影的宇宙中,「千年鷹」(Millennium Falcon)被譽為最酷的太空船。韓索羅(Han Solo)最初在雲城中獲得Lando Calrissian的這艘貨船,開展了最令人難以置信的冒險。「千年鷹」集合了如此眾多令人難以置信的新技術,我們能否有機會打造出來呢?可惜,目前仍沒有辦法,但是我們正在往目標接近中。

隨著5月25日的最新一部星戰系列電影《韓索羅:星際大戰的故事》上映,讓我們來探索一下這艘標誌性太空船的一些最顯著的技術特點,以及在今天能夠建造它之前會發生什麼。

超空間引擎(Hyperdrive)

千年鷹的著名速度來自其超空間引擎,一種推動系統可推動船隻以光速行駛——雖然韓索羅吹噓說這艘太空船可以比光速更快。超空間引擎通過使用「超物質粒子」將飛行器發送到超空間,通過以超出光速的速度行進而達到另一維度。這項技術要在時空結構或蟲洞中使用皺摺:也就是將時空折疊連接兩個相距較遠的點。

現在,雖然廣義相對論預測了蟲洞的存在,但它仍然只是一個理論現象。所以,我們還無法證明蟲洞的存在,而且不能為了我們自己的目的而操縱它們。俄勒岡大學理論物理學教授史蒂芬徐(Stephen Hsu)表示「為了穩定蟲洞,你需要一些非常奇特的物質,目前還不清楚這種物質是否存在於宇宙中。」

現在,反而是一款名為EmDrive的引擎讓科學界感到興奮。這不像一些人所建議的那樣是超空間或者扭曲空間,但它可以在引擎腔室周圍反彈微波,作為推進力。最近,研究人員對EmDrive進行了測試,發現它產生的推力來源於發動機的電源線與地球磁場之間可能存在的某種電磁相互作用,根據他們的研究,這很可能可以引導出一個潛在的、未來的引擎——但它當然不是超空間引擎。

重力(G)

即使我們放下我們的懷疑並接受這艘船的速度,也會出現另一個問題:重力。根據Wired的計算結果,乘坐千年鷹的乘客可能會在以電影中描繪的速度旅行時體驗高達約12G的重力(儘管如果他們在超空間中旅行,情況可能並非如此)。這代表在地球引力場中比我們平常經歷的重力相比要高12倍。

在1G時,我們可以將血液推到我們的大腦,但隨著G數的增加,這變得更加困難。12G是噴射戰鬥機飛行員在昏倒之前可以體驗到的最大值,但是他們必須是穿著抗高G力飛行服,才能在高G力的情況下擠壓腿部以防止血液被倒推。

因此,從理論上講,如果沒有抗高G力飛行服,乘坐千年鷹的乘客將在高速轉彎時就會昏厥,即使沒有像韓索羅吹噓的那樣超光速高速行駛。

全息象棋(Holochess)

在Chewbacca的要求下,千年鷹上安裝了一張全息象棋桌子,以便乘客可以玩電影中所稱的經典戰略遊戲Dejarik。但是,儘管國際太空站上的宇航員仍無法在不久之後體驗這個Chewie最喜歡的遊戲,但全息技術正在融入現代太空船。

2016年,微軟提供了國際太空站太空人兩款HoloLens AR頭戴式眼罩。另外,Voxiebox背後的創新者已經構建了早期版本的holochess。你還無法感覺到這些影像或用手移動它們——但這一功能並不遙遠,研究人員已經接近了。

在Wired報導的一個例子中,東京大學和日本名古屋工業大學的研究小組創建了小型等離子體全息圖,可以讓人用手感受到。

隱形偏轉防護罩

在《星際大戰》宇宙中的大多數艦船上,以及整個科幻小說中,偏轉防護罩是主要的安全措施。無論何時發生衝突,偏轉器都會運作起來,以因應敵人的攻擊下,仍能保持太空船完好無損。但這僅僅是一個很受歡迎的科幻小說幻想嗎?並不完全是。

早在2014年,ExtremeTech就使用等離子體來構建這種偏轉器的可能性。他們注意到地球的電離層(也就是包含等離子體的高層大氣的一部分),我們可以將通信信號從電離層的等離子體反射回地球上的不同位置。因此這個地球周圍的「隱形防護罩」就成了他們的靈感,你可以使用和操縱等離子體來偏轉電磁輻射——例如可能來自激光武器的能量。這種屏蔽在技術上還不可行,但是它們使用等離子體偏轉輻射的一般概念當然是可能的。

另外,2008年,英國科學技術設施委員會Rutherford Appleton實驗室的Ruth Bamford和同事們研究了使用便攜式磁屏蔽偏轉輻射的可能性。雖然它不是我們在《星際大戰》中看到的戰鬥用偏轉器,但它絕對是朝著這個方向邁出的一步。

Quadex動力核心

安裝在千年鷹上的動力核心Quadex,也是這艘太空船的主要動力來源,那就是純粹的小說幻想了。除了它作為千年鷹之類飛船的動力源的描述之外,Quadex動力核心是一項相當神秘的技術。該電影系列其實從未解釋這個動力核心是如何運作的,所以我們也就無從打造一個同樣的系統了。

四聯激光炮

這是千年鷹上最強大和使用最多的武器,這款四聯激光炮在現實中也相對可行。美國軍方花費了數年的時間,開發出最接近《星際大戰》風格的激光炮。它可以安裝在戰鬥機上,但仍然足夠強大,可以擊發150千瓦的能量束。

另外,研究人員已經建議使用由多個小型激光器產生的光束的相干放大網絡(CAN)激光器可以蒸發圍繞地球的太空垃圾表面薄層物質而消除太空碎片。透過激光將碎片推動向下,進入地球大氣層中燃燒。激光武器目前還是體積很大、危險並且難以製造,但它們當然是可能的。

融合式的設計

千年鷹上的技術並非一成不變。這艘太空船是一個不斷發展的融合體,有著各種各樣的、或是偷ˊ的、客製化開發的,以及現成可買到的零組件。

雖然看起來很奇怪,這樣一艘能力很強的未來太空船竟然是這種方式裝配起來的——但是當你考慮當前太空船的演進方式時,卻又很有道理。千年鷹與SpaceX的Dragon火箭有許多共同之處,它的可重複使用設計經過不斷優化。同樣,千年鷹的設計依賴於重複使用已發現的零組件。隨著長期的太空旅行,船上的零組件偶爾會破損,或是變得過時等等。

未來的太空旅行者可能會做類似韓索羅所做的事情,重新調整與組裝零組件,以便在宇宙中高效地生存。千年鷹擁有看似無窮無盡的小玩意和功能。從其超大尺寸的傳感器盤到Gigyrodyne亞光發動機,推力壓力歧管和傳感器防走私車廂,這艘船的技術範圍從高度合理到完全虛構都有。

因此,結論是目前人類的科技還沒有準備好可以打造出千年鷹。但儘管如此,許多開發中的技術有朝一日可以讓機載技術如激光炮和隱形偏轉器防護罩成為現實。在此之前,我們還是先開心的觀賞電影,享受這艘科幻小說中最具標誌性的銀河系太空船帶來的冒險吧。

(編譯:王明真)

(責任編輯:姜啟明)

(文章來源:新三才編譯首發)

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