关于黑洞在航天器中的其他用途,可观看我们的《黑洞飞船》节目,其中还探讨了将黑洞用作航天器的动力源、为光子火箭供能、驱动巨型激光推进光束(就像我们为激光帆和推进中继站设想的那样),甚至将黑洞用于 “弹弓效应”,让航天器围绕黑洞做圆周运动以达到高速等应用场景。
布塞曼冲压发动机
布塞曼冲压发动机的核心设计理念是:宇宙空间中充斥着大量电离气体粒子(其中大部分是氢),这些粒子是现成的核聚变燃料。如果能够利用磁场捕获这些粒子并将其吸入航天器,就能将其用作燃料。
之所以被称为 “冲压发动机”,是因为它与吸气式冲压发动机的工作原理有相似之处 —— 都是吸入介质(前者吸入星际气体,后者吸入空气),对其进行超高温加热后再从后方喷出。不过,在布塞曼冲压发动机中,加热气体的能量来源于气体自身的核聚变反应。
要引发这种核聚变,需要以相对论速度吸入星际气体,并将其强力压缩至航天器的 “喉部” 区域,使气体粒子在极高的速度、温度和压力下相互碰撞。
这种设计曾被认为有望为航天器提供无限的能量来源 —— 航天器在飞行过程中可以从太空中 “抓取” 燃料,就像船只在柴油海上航行一样。事实上,在一段时间内,人们曾设想利用它实现航天器的持续加速,这一理念在科幻经典《牵引零点》以及引力偶极子推进器、激光帆等其他推进系统的相关设想中都有体现。
然而,后续的数学计算表明,这种设计并不可行。实际上,一些观点认为,该方法消耗的能量可能比反应释放的能量还要多,最终会导致航天器减速。颇具讽刺意味的是,这一特性使得该推进器在 “免费减速” 方面颇具优势:在旅程初期,可借助激光帆和中继系统将航天器加速到一定速度;抵达目的地时,再利用布塞曼冲压发动机进行减速,同时为航天器的其他功能供能。
此外,如果航天器本身配备了正常运行的核聚变反应堆,且飞行速度不超过其常规排气速度,那么这种利用磁场捕获电离粒子的技术是完全可行的,因此也适用于那些配备常规核聚变反应堆、计划以光速的百分之几的速度飞行的巨型航天器,例如自由号深空采矿船、巡逻舰,或是