一个150年前的想法可能会导致太空旅行的突破

越来越多的自然和人为灾难，如世界范围的流行病和气候灾难，再次证实了将人类确立为多星球物种的紧迫性。事实上，埃隆•马斯克(Elon Musk)的私人太空飞行公司SpaceX的创始理念就是让生命多行星化，这在一定程度上是受到可能毁灭地球生命的大型小行星撞击等存在威胁的推动。然而，实现这一梦想的最大挑战之一是如何在人的一生中到达遥远的恒星和行星。

想想看，用传统燃料火箭，到达火星需要大约7个月的时间，而用我们最快的火箭，到达离我们最近的恒星比邻星则需要8万年的时间。这意味着普通的火箭根本不可能进行星际旅行，我们需要一些更先进的火箭。

幸运的是，我们现在可能有了这个太空旅行难题的答案。

太空殖民曾经是科幻电影的专属领域，但由于航天和天体物理学的重大进展，它正越来越接近成为现实。火箭推进和设计，机器人技术和医学。“星际迷航迷”和《星际迷航》系列中使用的超凡脱俗的技术共同定义了科幻世界。这些节目中最令人难以置信的技术之一是“动力驱动”，这是一种用于许多物种的宇宙飞船的推进系统，它们可以在极短的时间内穿越银河系，所用时间是几个月或几年，而不是几百年或几千年。

现在，科学家们揭开了太空旅行的圣杯:一个现实生活中的脉冲驱动系统，能够使用零燃料推进剂实现亚光速。经过30年的修修补补和微调，两位科学家可能终于接近将科幻小说变成科学事实。

美国宇航局正在认真考虑这个想法。

大型传动

以SpaceX火箭为例，传统的宇宙飞船通过燃烧火箭燃料来达到逃逸速度、机动甚至着陆。但如果你能建造一艘完全依靠电力运行的宇宙飞船呢?

这正是马赫效应重力辅助(MEGA)驱动器所做的。

吉姆·伍德沃德是加州州立大学富勒顿分校的退休物理学教授，哈尔·费恩是富勒顿分校的物理学家，他们根据同行评审的、技术上可靠的物理学成果，开发了马赫效应重力辅助(MEGA)驱动装置。

在NASA创新先进概念(NIAC)的帮助下，这两位科学家基于爱因斯坦相对论中描述的物理学，开发了MEGA Drive。MEGA Drive在早期测试中表现出了良好的前景，并且已经在第二阶段测试中，它几乎是太空旅行和空间科学的圣杯，因为它不仅可以为我们太阳系内的本地旅行提供动力，还可以为目前使用现有技术无法实现的星际旅行提供动力。

那么，MEGA Drive是如何工作的呢?

这是一个著名的牛顿定律，静止的物体保持静止，运动的物体保持匀速运动，除非外力作用于它。由于惯性，所有物体都抵抗运动或静止状态的改变。

1872年，奥地利物理学家恩斯特·马赫(Ernst Mach)推测，这些惯性力是由遥远宇宙中物体的引力引起的。这就是著名的有争议的马赫原理。虽然现在大多数专家都对它不屑一顾，但伍德沃德和费恩认为，这种想法只是被误解了，他们已经基于这种想法构建了他们的脉冲引擎。

MEGA Drive采用Mach原理。马赫原理在教科书中有几个定义;然而，这两位科学家认为这是遥远的物质影响近距离物体的能力。为了让你们理解这个问题，他们用了一个古老的类比，物质如何弯曲时空。

如果你把重物放在蹦床上，它就会掉进去，把橡皮板弄弯。现在，如果你在蹦床上滚动一个球，它会继续绕着中心的重物旋转。这就是行星被恒星引力吸引时的行为。问题是，要让橡胶板发挥那样的作用，它必须被拉伸或处于张力之下。所以这些科学家基本上是在说，宇宙中遥远的物质是什么在拉着时空，使它绷紧，使它像一个被拉伸的橡胶片，承载着势能。根据该团队对马赫原理的理解，时空也是如此，这意味着他们认为那里有一个巨大的引力势，而MEGA Drive实际上可以利用这种势能。

MEGA Drive的工作原理是通过对压电晶体施加电流，使它们交替变重或变轻。事实上，这不是什么新时代的治疗水晶;压电晶体确实会在电的影响下膨胀和收缩，本质上是与爱因斯坦所说的宇宙中由重力引起的普遍惯性场相互作用。通过让物体在某一时刻变重，下一时刻变轻，你就可以利用同样的牛顿力学原理来产生推力，这种原理和火箭发动机的原理是一样的，即把物质抛到身后推动物体前进。

MEGA Drive的主要优势:与传统火箭通过喷射燃烧气体来产生推力不同，MEGA Drive并不会通过丢弃产生能量的晶体而永久失去它们;你只要在重的时候推它们，在轻的时候把它们拉回来，这样就创造了前进的动力。

“如果你现在有一个双频机械振动，你可以在它质量大的时候推动它，在它质量小的时候把它拉回来。你有动力，但你不需要抛弃它，说再见。当它质量更大时，你可以把它扔过去，然后由于与惯性引力场的相互作用，你可以让它变得质量更小，然后把它拉回来，”伍德沃德说。

伍德沃德说，每个马赫效应驱动单元可以产生大约100毫牛顿的力。目前，马赫效应发动机是六厘米的立方体，每边超过两英寸。伍德沃德说，通过提高它们的效率，你可以从它们身上获得更多的能量。并且，通过在你的船上堆叠尽可能多的它们，你可以产生足够的前进动力来驱动你的船。

那么问题就在于你能给驱动器提供多少电力，而核电站被认为是一种可能的电力来源。

根据伍德沃德的说法，你可以产生大约10牛顿的力，每千瓦的电力输入马赫效应引擎。早期的应用将是用于化学火箭的卫星，以维持轨道，并与以电力为燃料的引擎对齐，极大地延长它们的使用寿命。事实上，在这种情况下，太阳能电池板可以提供所有必要的能源来驱动驱动器。

另一个有趣的发现是:该团队计算出，设备越小，产生的力就越大。因此，他们希望，由核电池驱动的数千个微型MEGA驱动器阵列有朝一日能够部署在星际空间，加速大型探测器的速度，而不是扩大规模。事实上，科学家们声称，这种驱动足以驱动一艘载人星际飞船前往附近的恒星，比如距离太阳约4.25光年的比邻星(Proxima Centauri)，并在人类寿命的一定时间内返回。

当然，这听起来很有未来感，有赖于同行评审和对伍德沃德研究结果的复制。需要明确的是，要想复制伍德沃德的壮举，需要一种健康的顽强毅力。事实上，美国海军研究实验室(U.S. Naval Research Laboratory)的航空航天工程师迈克·麦克唐纳(Mike McDonald)与美国国家航空航天局(NASA)签约，对伍德沃德的工作进行验证，他给出了令人不安的十分之一到千万分之一的几率——但不管怎样，这只是个机会。

如果MEGA Drive被证明是可行的，它将成为科幻小说被证实并转化为科学事实的罕见例子之一。