有人说化石燃料冲出太阳系都费勁有没有下一代星际旅行的燃料？

从第一次进入太空起到现在已经过去了半个多世纪，但我们依然对火箭发射抱有万般热情甚至前幾天的胖五发射时最佳观景区人满为患，因为它连接的是天地通向的是星辰大海和未知。

但从1926年3月16日罗伯特·戈达德在麻省奥邦城发射的第一枚液体火箭（液氧和汽油）之后，人类使用的化学燃料的火箭技术在原理和燃料上并没有太大的改变，即使到现在为止化学燃料火箭仍然是人类使用的化学燃料前往太空的主力，但火箭技术发展到现在，除了前往近地轨道化学火箭主力以外，星际航行真的局限太大了，难道就没有更先进的燃料或者技术了吗

第一枚液体火箭发明者戈达德

刚刚我们聊到了罗伯特·戈达德的第一枚火箭用的是液氧和汽油，其实最早的火箭应该算中国古代的黑火药推进的火箭，因此在火箭领域里有固体火箭和液体火箭两种！

固体火箭：燃料中含有氧化剂，比洳最早的就是黑火药

液体火箭：燃料和氧化剂是分离的两者在燃烧室相遇点燃

当然黑火药现在仅仅是用在俗称二踢脚的炮仗上了，再也麼有人将它用在火箭上固体推进剂就是氧化剂、燃料（可燃剂）和其他添加剂组成的固态混合物，按配方可分为单基推进剂、双基推进劑、复合推进剂、改性双基推进剂等或者按能量水平分为低能、中能和高能推进剂，或者有烟无烟推进剂（导弹这方面比较讲究）

固体吙箭的燃料常常也作为导弹的燃料比如PBAN推进剂就被民兵III和航天飞机的固体助推器使用，法国的M4导弹用的CTPB推进剂我国的巨浪-1也用CTPB复合推進剂！ 法国的M51使用的是高能NEPE推进剂，当然高能推进剂作为助推器再合适不过！

液体燃料则最早是汽油与液氧或者酒精液氧，或者液氧与煤油或者硝酸与烃类，当然还有我国除了长九与长五以外用的最多的是化二氮与偏二甲肼等除了燃料不同以外还有不同的燃料供应方式（比如涡轮泵，早期是挤压式）以及不同的燃烧循环（比如膨胀循环和分级燃烧循环）等当然这些结构都对火箭的比冲和推力都有非瑺大的区别，但本质上并没有太大的差异！

上文说的推力和比冲都是火箭发动机有两个非常关键的指标很多人搞不清楚推力和比冲之间嘚关系，认为发动机推力越大越好我们以当年的土星五号第一级火箭F1发动机和俄罗斯最牛逼的RD180发动机为例

F1单台推力千牛，比冲260秒

看起來F1的推力秒杀了RD180，但大家都知道RD180比F1发动机要先进得多 我们可以这样来理解比冲，即单位燃料产生同样的推力比冲高的要持续得更久，簡单的说两台发动机如果推力一样，比冲高的明显省节省燃料

F1发动机和RD180都是煤油机，F1是燃气发生器循环RD180是高压分级燃烧循环，当然咜们的比冲让这高下立分F1发动机是阿波罗登月时期的杰作，到现在已经过去了半个世纪而最NB的煤油机比冲仍然只有进步了不到100S（RD180是前蘇联的产物，到现在仍然神一样的存在）因此在结构和燃烧方式上的进步是有天花板的，比如在大气层内工作的涡扇发动机可以轻易达箌3000S以上

• 涡轮喷气-冲压-火箭的空天发动机

所以改变工作机制是最快的捷径将0-60千米内的工作阶段切换成利用大气层内氧气的工作方式，那么輕易的就可以将煤油机的比冲从300多秒提高到2000秒以上再不济1000S也是火箭望其项背一样的存在，在60千米以上的高空则切换到火箭模式那么至尐在这段时间内比冲可以大大增加，但到了太空还是会存在极大的局限性因此必须要有一种革命性的机制来替代化学燃料。




前者比冲比後者高但后者推力更大，这种发动机原理也不复杂“燃料“电离后将离子和电子分离，比较重的离子在电场下加速向后导出根据作鼡与反作用定律，飞行器将会获得一个向前的推力而电子则从电子枪或者以发动机加速的模式与离子中和，避免发动机电荷积累！




离子電推的喷气速度比化学火箭喷气速度高成百上千倍以上因此这种发动机比冲极高，可以达到3000S以上VASIMR则可以达到30000S以上，对于化学火箭来说碾压的但它们的推力极小，化学火箭以千牛计离子发动机以毫牛计！可惜两者从原理上来说完全不能相通，无法做到高推力与高比冲兼顾！




两条路子一条是增加燃料密度，比如全氮阴离子盐它的威力是TNT的10-100倍以上，这对固体助推器来说如何利用是一个问题另外还有金属氢，这个密度下能量密度非常可观但无论哪个难度都极大，特别是金属氢迄今为止尚未有机构制造出来过（各位相信哈佛大学物悝学家把金属氢弄丢了吗？不如再造一块）。




另一条路子就是利用现有的核裂变技术裂变材料裂变时的质量亏损转换为能量，这种原孓能的能量密度是化学材料无法比拟的因此它的比冲将高达秒（利用气体堆芯），但它的后遗症也是非常明显的放射性污染，或者潜茬的放射性污染即使我们设计的结构不会将放射性污染带出喷气口，那么它万一故障坠毁呢




所以这条路依然难以走通！

我们所说的星際航行可能是太阳系内的，时间一般为数月数年甚至数十年如果是恒星际，那么可能是数百年甚至上千年当然我们以现有的作用与反莋用力原理的发动机类型为例！那么我们将会发现一个问题，即使发动机比冲再高它所携带的介质总会有耗尽时候，而且极有可能的情況是燃料依然非常充足但介质没有了，比如离子发动机和核裂变发动机！

1. 离子发动机：电能加速氙离子或者其它介质
2. 核裂变发动机：裂變高温加热气体或者其它介质

化学火箭发动机这种比冲只有几百秒的渣渣就不考虑了但在这种超高比冲的发动机上，将会装载大量的介質也就是所谓的工质，因此这会有一个问题也就是《三体》中章北海极力推崇的无工质核聚变发动机，其实这还是有工质只不过工質与燃料一体了，这对于长时间在深空工作的发动机意义非常大因为只要携带燃料一种，不仅降低结构复杂度也降低总装质量。

• 不需偠多余工质的发动机有吗

当然有，当前的暴力型在飞船屁股后面丢核弹的发动机就算不需要多余工质（其实化学火箭也是）或者《三體》直接用核聚变辐射推进型发动机，或者现实点EMDRIVER（无工质微波推进）这些都是不需要多余工质的发动机，但提供能量的的燃料明显是尐不了的其中EMDRIVER是不丢弃质量，理论上来看是非常理想的发动机但推力比离子电推还要小，实在够呛

翘曲空间的曲速引擎则是最理想嘚发动机，因为它的原理将让它不再受到光速的限制完全可以在人类使用的化学燃料寿命内跨越银河系甚至到达仙女星系，这是任何一種作用于反作用力发动机无法达到的但很可惜，到现在为止还仅仅停留在想象中！

在开始讨论问题之前我们先从曆史中的

1977年的8月和9月，承载着时人重大梦想的旅行者号飞船1号（

）相继出发离开地球（这里只讲旅行者号，因为篇幅所限先驱者10号和11號的事不提，要了解的朋友去这里：

作为追寻星辰大海中生命火种的重大使命之任务载体

这种技术既是人类使用的化学燃料空间争霸的阿喀琉斯之踵，同时也是打通宇宙帝国河西走廊的任督二脉说它如何重要都不为过，我在这里为大家大致梳理一下旅行者号的时间线：

早在2013年的9月NASA就宣布了旅行者1号飞出了太阳系，成为现时距离地球最远的人造飞行器也是第一个进入星际空间的航天器，而在40000年后它將会飞过其路线上距离鹿豹座的

（目前正在以119km/s的径向速度接近我们的太阳）

：1.6光年，这是一个什么概念呢1.6光年=AU（1AU=km，1个天文单位定义为地浗到太阳的距离）大约是海王星到太阳距离的3400倍，相当于奥尔特云（

）最外层到太阳的距离

得益于当时176年一遇的

（the grand tour）大事件，旅行者號飞船得到了强大的

的数值（大于先驱者和新视野号的速度对比数值详见

根据NASA的数据，在2012年时他们得到旅行者1号的对日速度是17.043km/s这个速喥有多快呢，大家点进这个网站感受一下：

但即便是这样要抵达距离太阳系最近的恒星——半人马座的南门二三合星系统中的

），以对准比邻星的方向和高达17.043km/s的对日速度匀速航行也要花上

另外，旅行者1号使用的是放射性同位素热电机（

）来进行发电其原理是利用热电耦阵列接受一些合适的放射性物质（比如放射性同位素钚238），然后转化其衰变时所放出的热量为电能进行供电

虽然它比燃料电池、锂离孓电池、普通发电机和太阳能电池在无人维护或者太阳光照不足的条件下更有优势，但是因为其燃料源的放射性衰变使得放射性同位素熱电机的发电功率持续的下降，以每年4.2Watt的速度减少所以每隔一段时间，旅行者1号就会关闭一项功能以保存剩下的仪器运转正常比如在2010姩它就停止了紫外线分光计的观测，而到

以后就不再会有足够的电力能源保障其余的仪器正常运作了。

如果我们想要在短时间抑或几代囚的时间内完成星际旅行那么我们就必须指望新科技或者就有技术的提升，下面我将根据youtube的这个视频：

为模板为大家呈现五种可能的煋际旅行方案：

1.传统火箭燃料型（Traditional Rocket Fuel）人类使用的化学燃料史上最快的载人航天器飞行记录的保持者是阿波罗10号，曾经达到39897km/h的速度换算一丅就是11.08km/s，那么以这个速度奔向南门二（Alpha Centauri距离太阳系最近的恒星系），也要······120000年！额······究竟还想不想看《名侦探柯南》的結局了？

这还没完呢星际旅行中，

才是最大的问题因为动量守恒sucks！

而我们知道，最大速度与火箭排气速度、燃料质量和飞行器质量有關换言之，就是依据齐奥尔科夫斯基火箭方程（

排气速度（exhaust velocity）实际上跟引擎的性质有关选择不同的引擎，不同的燃料其排气速度可鉯从几千到几百万米每秒不等，这里有一个引擎列表网站大家可以一览：

长征五号起飞的质量大概是869吨。如果你想要在人类使用的化学燃料生命的有限时间内达到南门二那么航行的速度至少要达到

，把数据带入一算你会发现，呵呵所需要的燃料质量有这么大：

比可觀测宇宙（~10^53kg）还要大！显然是不可能的了。

所以这有一种解决方案装载

数量较少、但能量密度很高

的燃料来推进达到10%的光速：

没错，这僦是第二种恒星际旅行方案：Fusion！

2.核聚变动力型（Nuclear Fusion）为什么不试一试直接在飞行器尾部不断引爆核弹然后依靠爆炸来推进呢？这个概念其實早就有了美国的猎户座计划（）的核心宗旨就是利用核弹引爆推进：

在上世纪50年代的后期，弗里曼·戴森和泰德·泰勒等人就这个项目煞费苦心，但是没办法，1963年的《部分禁止核试验条约》（

）直接中止了这个项目合约中明确说明了不能在外层空间包括大气层、外太涳进行一切核试验有关的活动。

但是让我们假设人类使用的化学燃料的生存条件危在旦夕，不得不使用这项技术了并且现代的

已经足夠先进。把星际战舰总质量的3/4都腾给

300000颗当量1兆吨的氢弹

并在1个月内逐次逐个地引爆这些核弹，以1g的加速度来加速至

这样我们就可以在44年內到达到达南门二喽假设我们不需要减速下来的话。实际上高速航行的减速一直是很大的难题，一般需要使用一半的燃料进行减速所以就意味着实际装载的燃料只能提供到5%的光速，不过那也没关系还是可以在

完成这个单程的旅途。也就是说需要

在星际战舰上的传承，并保证星际宝宝能安全的出生和成长

对于核弹的建造，我们早已不再陌生其他部件不管难度如何，都不会阻拦这项科技成为

在未來当具有更加复杂的磁性限制以及防止等离子体不稳的控制方案提出后，

就有可能发明出来进一步提高比冲量、效率，减少燃料载量比如·······

代达罗斯计划是英国星际学会在1973至1978年之间倡导的研究计划，考虑使用无人太空船对另一个恒星系统进行快速的探测其技术就是运用核聚变火箭推进，并且只要50年在一个人的有生之年内，就可以抵达另一颗恒星巴纳德星（除南门二之外距离太阳系第四菦的恒星，公元11800年时会距地球仅3.85光年，那时它就会成了除太阳以外离地球最近的恒星）被选择为其中一个主要的目标

虽然是一个无人探测器，代达罗斯却重达5.4万吨相当于半艘尼米兹级核动力航空母舰的质量，其中燃料的质量达5万吨科学仪器质量只有区区的500吨。因为實在太大所以这个探测器将在地球轨道上建造。代达罗斯探测器是个两级的飞行器第一级工作2年，把它加速到光速的7.1％之后第二级笁作1.8年，把它加速到光速的12％然后关闭发动机，在茫茫太空中巡航46年最后到达目的地。因为在太空中要经受住极低温的考验探测器外壳大量使用了铍，使飞行器在低温中仍然能保持结构强度

因为我的专业不是高能物理方向，把话语权暂时转给wiki吧：

惯性约束聚变是一種核聚变技术这项技术利用激光的冲击波使得通常包含氘和氚的燃料球达到极高的温度和压力，来引发核聚变反应 以激光进行惯性约束聚变的图解。蓝色箭头代表激光；橘色代表固态球状核燃料向外爆裂的力量；紫色代表因激光热能而产生向内的惯性作用力
1. 激光光束，或是以激光产生的X光快速加热燃料球表面，在周围形成等离子体
2. 燃料核因为表面爆裂产生向内的反作用力，遭到挤压
3. 当燃料核的密度比铅还大二十倍，温度到达 ?C进入最后阶段。
4. 压缩后的燃料核产生的热量快速向外放射，发散的能量是激光光束加在燃料球上的數倍

这种火箭其实是一种电磁推进器，利用无线电波电离并加热推进剂同时加载一个磁场来加速产生的等离子产生推力：

VASIMR最早是被定位于空间托运用途，一般用于轨道转移交通工具使用VASIMR加速后托运力可以达到34公吨——从低地轨道到低月轨道而只需要8公吨的氩气推进剂，而普通的化学火箭则需要60公吨的液氧-液氢推进剂

使用高速档的VASIMR，其排气速度可以达到惊人的

但是聚变只能把不到1%的静质量转化成能量，如果我们能做到接近100%呢

这就是我们要谈的另一种选择·······

3.反物质引擎（Antimatter Drive）反物质和物质一旦相遇，就会相互吸引、碰撞而100%转囮为光并释放出的巨大的能量这个过程叫做湮灭。如果把它们用作燃料则能源效率极高无比。

举个例子10g的反物质引擎，可以让我们茬1个月内到达火星

不过最大的困难是收集、扑捉和保存反物质。我们都知道反物质无法在自然界找到，要有的话也是稍纵即逝的短暂存在比如放射衰变或者宇宙射线等影响。即便人们可以在实验室内制造出反物质又或者在粒子加速器里合成，但也是非常缓慢而且造價及其昂贵一次只能得到少量的反质子，到不了那种可以航行到恒星的千克级别

假设我们能达到量产反质子的水平，比如达到现在产能的100万亿万亿倍那么反物质火箭（更特定地说是π介子火箭）就有可能成为一种选择了：

让质子和反质子进行湮灭，你会得到带电的以菦光速移动π介子（charged pion）再加载磁场后，这些π介子就可以提供推进力，它所能提供的能量密度是最优化的核聚变火箭的50倍之多那么，降低燃料的装载量意味着星际战舰的最大速度只取决于夹带的反物质总量

于是50%的光速就成为了可能，这样我们到南门二的旅途只要花费10時间再进一步，逼近80%的光速也是有可能的而这将会是非常棒的一种尝试，因为时间膨胀效应得到显著加强以宇航员为参考系：

只需偠3年零三个月的时间。

火箭和推进器的设想确实非常酷但如果我们根本就不需要装带推进剂呢？如果我们能“帆航”至别的恒星呢

下媔就是基于这个理念的另一种星际旅行设想······

4.光帆（Light Sail）光帆，顾名思义跟普通帆船不同的是，它们依靠不是普通的风力而是由光組成的“光风”

大多数关于光帆的设计都是用在太阳系内巡游的探测器，比如来自行星协会的Bill Nye等人合力推动的“Light Sail Probe”项目这个项目的目嘚就是利用太阳的光线进行推进而不用装带任何的化学燃料。因为太阳发出的光子本具有能量和动量所以借助这些光子的反射，光帆可鉯得到推进加速虽然反弹的动量较小，但却是可持续的

我摘两段话出来，大家看看：

这是一张光帆1号于2015年6月8号在地球同步轨道上拍摄洎己的“帆布”的一瞬间：

但这样的尺寸只是典型的无人飞行器设计形态

如果我们想要载人风帆呢？如果我们采用不同的材质和光源呢

设想一种风帆的帆布上是由长和宽约一公里的蓝宝石（

）铺展的涂层覆盖，通过巨型的空间激光射线推进引航而这种激光的爆波能量楿当于100个核电站之多！

是刚玉宝石中除红色的红宝石之外，其它颜色刚玉宝石的通称主要成分是氧化铝——Al2O3），是因为其具有

想象一下建造在月亮之上大型He-3反应堆或者围绕太阳轨道的大型太阳能板激发出的光线：

因为我们并没有装载任何的燃料，所以风帆的最大速度只取决于激光的能量、激光的瞄准程度以及帆布的大小

射线的有效距离越长，所获得的速度也就越大达到10%的光速或者稍微更大一些是有鈳能的。

当然了在目的地减速又是一个很大的问题。有人提过用目标恒星的stellar wind（恒星风）来减速不过也是难度很大。尽管如此在不断擴大光帆尺寸之后的载人，以及能超过10%的光速的可能确实令人无限向往

最后一种，可能最酷炫、也许最作死、但却最碉堡的是······

這篇文章花了一大段讲这种科幻技术太长了。

我为大家摘一段维基上的介绍：

简单来说呢就是利用人造的黑洞来为引擎提供动力。这種黑洞不是产生于

根据爱因斯坦的广义相对论足够高能量密度的激光束汇聚于足够小的一个区域，可以扭曲这个区域的时空构造产生一個奇点——Kugelblitz（在德语中由球形闪电的意思）这是一个单纯由能量激发而成的黑洞。一个正好尺寸的黑洞可以提供巨量的霍金辐射如果呎寸越小，辐射越快寿命也越短，尺寸太大辐射则过慢，同时也很难帮助星际战舰提速更不方便夹带

的黑洞（相当于两座帝国大厦嘚重量），其尺寸只相当于一个质子而这样一个黑洞可以达到

的辐射功率！相当于全球总能量消耗的10000倍！

这个黑洞会在三年半辐射殆尽，假设我们能提取大部分的辐射这样的功率能在20天内帮助星际战舰提速至10%的光速，在三年半的时间内也许能加速至70%的光速毫无疑问的昰，这个技术将会比其他任何一项科技都要快都要酷。但唯一的缺陷就是制造出黑洞的激光功率需要比黑洞的功率还要大，因此对比其余技术这也是离我们最远的最远的科技。

我们来算算实际情况根据大型强子对撞机（

的质子质子对碰实验能释放出

的能量，如果我們把这些撞击的能量转化为黑洞那么根据质能方程：

我们可以大致算出这个黑洞的质量为

可以大致算出这个黑洞的史瓦西半径为

你会发現，这个集合我们目前为止最强力的对撞实验所释放的能量所可能制造的黑洞其存在时间只有，呵呵呵

什么概念呢？宇宙大爆炸理论Φ的暴涨时期（

！比暴涨还要短的多的多的多

辣么不说别的，如果我们能弄到史瓦西半径接近普朗克长度的黑洞呢

那么我们可以算出這个黑洞的质量M大约为：

如此，根据霍金辐射这个黑洞的寿命呼之欲出：

豁出去了，再把数量级增大15个点如果能弄到级别的史瓦西黑洞嗫？

我们来看看这个黑洞的质量M：

打开霍金辐射出招后得到：

寿命可以有7个小时左右

下面我们来算算这个黑洞在一开始时的温度：

非瑺高的温度，非常非常烫

！而如果把这温度变换成能量的话就是

!这也就意味着霍金辐射出的粒子

那么黑洞辐射出的功率能有多少呢大家看看：

这个功率水平大约是全世界2010年平均电力消耗的

那么我们离目前可能出现的最小黑洞还有多长的道路要走呢？

首先定义一下这个所謂的

：当你把一个普朗克质量限制在一个普朗克体积所获得的黑洞。

然后我们看一下LHC的13TeV这个数据。需要

的撞击来完成这个能量的需求呢

LHC现在有2808束质子流，每束有

只质子而这些仅仅是一个普朗克质量黑洞所需能量的

同时工作同时释放所有的质子流才能够达到最小黑洞的能量需求，然后我们还得把这些能量压缩到一个普朗克体积（

）中去来完成这个最小黑洞完全不可能！更别提这个黑洞几乎在瞬间就蒸發光的事实了。

上面讲了5种未来的星际旅行方式大家在看过我的答案后，

觉得哪种是最快的航行方式呢哪种又是最为实际最为可能的呢？

老实说如果我们必须要在极短的时间内移民或者殖民成为跨星种族，那么我选择核聚变动力型飞船比如猎户座计划的设计。我们臸少拥有核弹技术要做的只是增加现有基础的200倍核储备，当然这个绝对违反《部分禁止核试验条约》

可能离我们至少50年之远，但

聚变型引擎相比其他技术要更加的可持续

假设我们现在就尝试这个计划发射飞船的话，人类使用的化学燃料会在

反物质引擎和球形闪电黑洞嶊进器它们还在遥远的未来。如果

失败的话它们会成为最有可能的替代品——让人们以相对最为接近光速、最纯粹的时间膨胀和尺缩效应的体验在银河系遨游。

如果我们没有人类使用的化学燃料火种的重任在肩那么

值得一试。我们可以远洋第一艘光帆运载型

至南门二从发射之日起不减速，需要45年的时间再花个4.5年来接受信息。当然载人光帆离得还很远，但是完全可行

所以，人类使用的化学燃料嘚第一次星际旅行可能就会在光帆和聚变引擎之间的胜者上出现但不管是哪一种，都会如史诗一般众人传唱。

不知道大家注意到没有上面突然提到了

，喜欢科幻的亲们应该不会陌生这里专门劈出一段聊聊：

说曲速引擎就不得不说一下米格尔·阿库别瑞先生，这位墨西哥物理学家率先提出了阿库别瑞度规（

阿库别瑞同时也是一位科幻迷，非常喜欢电影或文学中超光速的概念（

）受到星际迷航（Star Trek）系列作品的启发，他决定进行一番探索并吸纳了金·罗登贝瑞的“Warp”概念，于是给他的阿库别瑞度规起名“Warp Drive”直译或来就是“曲速引擎”

啥也不说了，直接上人家的大作吧：

换句话说阿库别瑞先生用爱因斯坦理论的数学语言构建了一个曲速场。

而其中一个爱因斯坦广义楿对论方程的解允许了FTL的存在。

首先需要说的是这个解并不违反我们认知的物理法则，并不违反宇宙速度极限的原理我们知道，光速涉及到

广义相对论并没有限制时空中

两个独立点之间的相对速度

最明显的例子就是我在之前的答案中

讲到的，根据哈勃常数距离我們460亿光年之远的可观测宇宙的边界上的点正在以

远离地球上的观察者（观察者的参考系），即便二者在自己局部的参考系内都是静止的泹是这个“速度”也已经妥妥的超了光速：

另外，在一个黑洞的视界（event horizon）以内时空像瀑布一下

，顺带着一切光、物质和猴子等等：

模式时空可以用常数坐标t来表示为类空超曲面的叶片状结构，所以阿库别瑞度规的广义形式为：

是递减函数代表的是相邻超曲面之间的固囿时间间隔；

是位移矢量，将不同超曲面空间坐标系统联系起来；

是每个超曲面上都具有的正定度规

然后他定义了以下两个函数：

特别嘚，给出另一个函数f：

分别为大于零的任意参数

然后他给出了这种特殊形式的结构：

本质上这是一种描述平直、优美的时空被一张由极喥扭曲的曲线构成的泡泡包裹起来的度量张量，像这样：

这种曲速泡泡使得飞船（2）后方的时空（1）扩张前方的时空（3）收缩，结果就昰飞船不断地被时空反复推拉，以一种只受限于时空扭曲强度的速度前进在这个泡泡中的星际战舰就像被时空夹裹着前进，自身都感覺不到加速这有点像制造时空特质的传送带，相对于传送带你是静止的，但是传送带却以超过光速运行

但是这其中最大的问题是，伱通过这种特殊形式的度规一个4-速度垂直于超曲面的观察者会测量到这个：

熟悉不，看过虫洞科普的童鞋们应该会知道负能量密度&lt;img src="<a

可惜的，现在并没有办法实现负能量密度的大量化我们可以通过卡斯米尔效应量子级别的制造负压，但在宏观条件下你可能需要某种奇異物质。

在物理学中异常物质（英语：exotic matter）指的是与普通物质不同，具有奇异特性的物质的统称异常物质有以下几种：

• 假想的具有反常粅理性质的例子，例如具有负能量者它们可能打破已知的物理定律。
• 未确认的假想粒子如奇异重子，其性质以既有的物理学看来可能並不奇异
• 极端的物质状态，如玻色-爱因斯坦凝聚这类物质完全符合已知物理定律。
• 物理学中所知甚少的物质如暗物质。

很遗憾现玳物理还木有发现奇异物质。

曲速引擎的设想还有一些其他的小问题：

1.任何超光速的装置在原则上都可以被用来被制造时间机器但是斯蒂芬·霍金在1992年的论文中提出的时序保护机构/机制（

）阐释物理定律不允许宏观尺度的时间旅行，由此避免时间悖论

霍金这种设想的更罙层理念植根于

禁止了曲速引擎的出现。

一种可能出现的量子灾难就是（曲速场）这种极端的尺度会造成内部结构被霍金辐射严重伤害：

2.叧一个问题就是假设你能制造出负质量物质，要凝练出曲速场部分的负质量物质需要被扩散到曲速泡的外围，而这就意味着当你以曲速前进时，这部分粒子就会被甩到后面

3.还有一个问题是，当谈及曲速引擎时阿库别瑞说道需要很多的负能量，实际上这需要的负能量已经超过了可观测宇宙中的正物质&能量的总量，后续的精修计算表明所需的负质量数值相当于一个木星的重量：

曲速引擎基本上也Game Over叻，但是这也是人类使用的化学燃料智慧的一个结晶不是吗？

不过即便人类使用的化学燃料发展出了未来恒星际超级旅行方式，达到叻无限接近光速的水平宇宙中仍然有太多人类使用的化学燃料无法触及到的空间、恒星、行星、星系等等。银河系就像被困在水晶球里嘚小物体一样：

我们看看（视频地址：）是怎么介绍这个概念的我就简单摘抄几段：

里面盘踞着数千亿颗恒星，气云暗物质、黑洞、Φ子星、行星，在星系中央有着一个超大质量黑洞看起来挺稠密的，但是期间大量都是一无所有的空间（量子涨幅后面会说）

银河系並不孤单，它与仙女星系和五十多个矮星系组成了

一个直径一千多万光年的区域

而“本地星团”只是“拉尼亚凯亚超星系团”中的一员，有

与“拉尼亚凯亚超星系团”相似的

“本地星团”已经是我们能够触及的最远界限

尽管“本地星团”很大但实际上，它只占可观测宇宙的

（大家快来跟我一起念）

为什么我们无法触及更远的区域

这个跟真空的本质有关，在宇宙空间中并不是一无所有，而是处处存在著量子涨落（

）：大量的粒子与反粒子相互吸引时刻湮灭，时刻出现

在宇宙大爆炸之后，在瞬间发生的

内所有的这些量子波动也同樣的被拉伸了，导致刚开始的亚原子距离变成了现在银河系一般的规模充满了高浓度和低浓度的区域，在暴涨之后

引力重新将万物捆綁在一起

内，在大规模上厚密的区域就发展为了

，渐渐成长为星系群落而

引力也只在“本地星团”里有作用

但是为什么我们无法从一個“口袋”里旅行跑到另一个“口袋”中去吗？

让这个事情变得复杂了大约67亿年以前，宇宙中开始充斥着暗能量暗能量可以理解为是┅种无形的力，导致了

我们不知道暗能量是什么，但我们可以清楚的知道它的后果

在早期宇宙里，本地星团中有大型的“冷点”后來增大到

，尽管我们被很多事物包围着

但没有一个结构或者星系会被我们所在的“本地星团”引力所吸引。
宇宙膨胀的越快不同组群の间的距离就会越来越大 暗能量会将我们逐渐从宇宙中孤立起来

，使得我们最终变得无法触及到其他星系、星团和群体

往后，银河系组將会是百万计光年开外了而且更可怕的是，它们永远都会用

难以想象的速度离我们而去

我们可以离开“本地星团”，然后尝试飞过星際空间但在黑暗中，我们永远不会达到任何地方在某个可以预见的未来，本地星团外的星系将会是那么远它们

，因为只有少量的光孓可以达到我们这里而这些光子的波长会变得无法检测。

一旦这种情况发生则没有任何从外界的关于本地星团的信息达到我们，

从360度看起来都变得黑暗空旷无比

未来的人类使用的化学燃料，会觉得宇宙中只有他们自己他们将不能够看到宇宙背景辐射，他们也可能不知道大爆炸发生过

250年前，风帆和马力还是当时最快捷的旅行方式

120年前飞行还只是鸟类独有的天赋

70年前，超音速的无桨型飞行器就是个笑话

40年前机器型火星车在火星表面上拍照被描述成白日梦

20年前，在彗星上降落无人探测器属于童话范畴

尽管我们曾犯下过无数恐怖的罪荇和无耻的行径但我们还是在不断的进步。在地球上一个陷阱接着一个陷阱突破月球上岩石海洋中一块接着一块踩过，这期间我们经曆了两次残酷的、灾难性的战争一次擦肩而过却有可能将人类使用的化学燃料历史结束在绪论章节的“冷战”后，在一个世纪里建立了哋球同步轨道的空间站和实验室

要我说，我们还没完在座的大多数包括我可能无法经历到人类使用的化学燃料恒星际旅行时的那抹灿爛，无法体会到接近光速时的恢弘蓝移、时间膨胀、尺缩重增的体验看到未来充满喧嚣的银河系，下一个爱因斯坦可能还在襁褓之中咑开恒星旅行钥匙之人可能也还未出生，但那又何妨呢进步本就是积少成多的嘛

的微信公众号"天文八卦学"（现在更新较少了，但是内容嘟不错）