冲量引擎
影视作品《星际旅行》中出现的推进工具
冲量引擎(英文:Impulse drive或impulse engine),出现在科幻影视作品《星际旅行》中,做为太空船舰如联邦星舰的一项推进工具。使用这项推进装置仅能达到次光速(亚光速,<1 c)的航行速度。星际舰队学院官校生利用冲量引擎在地球与土星间往返作为练习。
理论基础
冲量:冲量是描述力对物体作用的时间累积效应的物理量(矢量),用I表示。如果物体受恒力F,冲量I就是F和作用时间t的乘积。如果F的大小、方向是变动的,冲量I应用矢量积分运算。冲量通常用来求短暂过程(如撞击)中物体间的作用力,即由物体的动量增量和作用的时间而估算其作用力(冲力)。冲量的单位和动量相同,在国际单位制中为千克·米/秒。公式为:I=mv=Ft
冲量引擎的原理一说是透过核融合反应提供能量,然后透过牛顿力学的冲量原理,将高温、高压的反应后废气往后方排出,使船舰有著向前的动量。在联邦星舰上常加上子空间线圈的配合,减少船舰质量来提高推进的效率。
相似地,《银河飞龙技术手册》则指出冲量引擎是核融合引擎,其中融合反应器产生出来的电浆透过一巨大的磁线圈来推动船舰。形式上属于一种磁性电浆动力推进器(Magnetoplasmadynamic thruster)。使用上配合曲速引擎来改变船舰的相对论性质量,以达到中至高的次光速速度。另一方面,推进器(thruster)则接近高效率的化学反应火箭,用在需要高精准度的机动动作。
相似于冲量引擎的离子推进引擎则是自治联盟(Dominion)与艾肯尼亚人(Iconian)的星舰配备。
设计与使用冲量引擎有几项考量∶加速度以及相对论性的时间展长。在影集与电影设定中,惯性阻尼器补偿了过大加速度与过大的G力(根据等效原理),以免船舰上的人员生命堪虞。时间展长的问题则限制住最高航行速度能达到光速的多少分率。
既然船舰以冲量速度(次光速,虽然接近光速)航行,则船舰仍在正常时空连续体中,时间展长依旧适用。因此高相对论性速度通常会避免采用,除非事出紧急;通常上限为1/4光速。(相对的,曲速航行则不受时间展长效应影响。)
相似工具
现实中也有些研究计划正在进行,在一些星舰迷看来和冲量引擎极为相近。一些星舰迷认为冲量引擎实际上是离子推进引擎;另外的说法,冲量引擎也可以是核反应动力为基础的推进系统:
核反应引擎。
猎户座计划∶在太空航行器後方引爆核武器来加速之。
英国行星协会的戴达勒斯计划(Project Daedalus),将氘与氦3以射束(雷射或者中子束)引发融合,排出废气产生推力。
离子推进引擎利用电力来游离化燃料,燃料可以为汞或氙。利用高电场加速这些游离化气体以产生虽低但连续的推力。NASA的深太空(Deep Space)计划即为此系列。
参考资料
最新修订时间:2023-12-27 01:07
目录
概述
理论基础
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