著名科幻作家刘慈欣在科幻小说三体中描述:人类为了逃离歌者文明的降维打击，逃逸到外太空，其中需要光速飞船关键的技术就是曲率推进。征服星辰大海一直是人类的梦想，而这个梦想需要光速飞船来实现，那人类离光速曲率推进的飞船还有多远？

光速飞船

一、小实验与光速曲率推进飞船原理

曲率在数学上简单的解释就是，曲线偏离直线的程度，但是我们今天要说的可不是数学上的曲率。科学家认为宇宙的空间不是平整的，宇宙就像一个带有弧度的膜，虽然局部看似平坦，但是曲率是存在的。简单的说：假如宇宙是一张纸，想要从A点到B点，传统方法就是，两点之间直线最短；但是如果把纸对折，纸上的两点距离就会重叠；一艘宇宙中飞船，如果将它的后面空间“熨平”减小其空间曲率，那飞船就会被前方更大的曲率拉过去，这就是曲率驱动。

一个平面上有AB两点，如果A点要到B点最近的距离是直线

还是没有明白？好的，咱们在做一个简单的小实验。用纸折一只小船，并在小船屁股后面挖一个洞，放一小块肥皂；然后打一盆水，待水面平静后将小船放入水中，然后仔细观察。渐渐的小船屁股后面有扩散出来的肥皂航迹，小船也慢慢的动了。很神奇吧？这是因为肥皂里面含有活性剂它能降低水的表面张力，当小船后方的水面张力降低时，小船前面水的张力不变，水的表面张力迅速的将小船拉到前面。

肥皂改变了水的张力，水的张力将小船拉向前方（做实验时，最好给小船加一个舵，要不然小船走的是曲线

曲率驱动的飞船简单原理就是这样，实际施行起来十分复杂，但是人类一旦成功，其意义不止是飞出太阳系这么简单，人类收获的不止是一艘能星际航行的飞船，而是一片星辰大海！

星辰大海

说完了曲率驱动的飞船原理以及实验，我们简单来了解一下传统的火箭飞船的动力吧！

二．传统宇航飞行器动力

传统的火箭飞船动力目前笼统的分为两种：固态发动机和液态发动机等。

1. 固态发动机

固态发动机燃料主要是固体推进剂。典型的比如采用HTPB推进的雅典娜运载火箭，印度的PSLV运载火箭，还有大家熟悉的发射时喷橘红色烟雾的用偏二甲肼的长征火箭。

正在发射的长征火箭

2. 液态发动机

液态发动机燃料主要有液氢液氧、液氧甲烷、液氧煤油等。典型的有运送登月飞船阿波罗号的土星5号运载火箭第一级就用的就是液氧煤油燃料的发动机，第二三级用的是液氢液氧燃料的发动机；还有我们大家熟知的美国SpaceX的猛禽发动机，用的是液氧甲烷；

有漂亮马赫环的液体发动机

正在发射的土星5号火箭

3. 其它推进系统

其它的推进系统还有核聚变发动机、光帆推进系统、核爆辐射发动机等。

四.曲率推进离我们多远

曲率推进的原理尽管说起来很简单，但是需要正真实施起来非常复杂，归结起来要数这两方面；

1. 人体对大过载（ｇ）的承受；

我们知道，飞行器有个名词叫过载（ｇ）；过载指的是作用在航空器上的发动机推力与航空器的气动力和航空器的重力之比。过载（ｇ）即在飞行中，飞行员的身体必须承受的巨大的加速度。由于驾驶航空器的是人类，而人类由于生理结构最大只能到7G到8G的过载最优秀的飞行员只能到9G，所以人类的飞行器设计不要求超过9G。

但是如果研制曲率推进的飞船，为了飞船进行光速飞行能进行曲率飞行，飞船的推力大的是难以想象的，同时产生的过载也是巨大的。人体对加速度的忍耐是有极限的，而且加速度越大过载越大，能进行曲率飞行的飞船，速度接近甚至已经超过了光速，所产生的过载早就超过了人体的极限。如何在大过载的航空器下保证人体的正常生命体征是一大难题。

2. 实现曲率推进的能量产生；

反物质湮灭想象图

根据爱因斯坦的质能方程E=mc²，其中E是能量，单位是（J）。m是质量单位是千克（Kg）。c是真空中的光速（m/s），c=299792458m/s。假设牛顿的力学同样适用于光速飞行计算，动能定理1/2mv²,假设我们物体加速到光速状态，这需要的能量是巨大的。谁能提供这么大的能量呢？答案只有一个那就是：反物质。反物质简单的说就是正常物质的相反状态，如果它和正常物质相遇就会爆炸湮灭，产生巨大的能量。能给光速飞船提供巨大能量的可能就是反物质了。1955年塞格雷和张伯伦通过伯克利的同步稳相加速器把质子加速后打到铜靶上而发现了反质子、1967年美国费米实验室制造出7个反氢原子、1995年欧洲核子研究中心制造出9个反氢原子、2000欧洲核子中心次批量制造出了约5万个低能态的反氢原子、2016年中科院利用激光制造出超快正电子源，随着科学技术的发展人类越来越接近反物质的核心技术。在不久的将来，乐观的估计再有一两个世纪，人类就会完全掌握反物质，有了发动机（反物质）光速飞船还会远吗？

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