我过去曾提到过一个观点:“无武装宇宙飞船” 本身就是一个矛盾的说法,科幻作品中常见的 “无武装货船遭遇袭击” 的情节在现实中是站不住脚的,黑洞飞船的存在就是又一个例证。任何星际飞船的能量输出都极其巨大,1 拍瓦的功率相当于每秒引爆 16 颗广岛原子弹所释放的能量。我们今天讨论的这类黑洞飞船,其功率输出范围在 1 拍瓦到数千拍瓦之间。即便是功率最低的黑洞飞船,即便它只能将自身能量输出的 1% 转化为武器威力,每几分钟也足以将一座小城市夷为平地;而对于功率最高、能量转化效率也最高的黑洞飞船来说,其破坏力堪比一挺能发射氢弹的机关枪。
显而易见,拥有如此巨大的能量,自然也就具备了造成巨大破坏的能力。不过,黑洞释放能量时,其辐射是向各个方向均匀扩散的,就像太阳发光一样。通常情况下,我们可以通过在黑洞的一侧设置一个屏障来改变这种辐射方向 —— 比如,让向下辐射的光线反射到右侧,这样一来,辐射就不再是全向的了。如果使用抛物面反射镜,效果会更好。从概念上讲,这就是最简单的黑洞推进器原理:一个黑洞加上一个附带的抛物面反射镜,飞船的其余部分则设置在反射镜的另一侧。
事实证明,质量处于百万吨级别的黑洞,若搭载与其质量相近的飞船,其产生的加速度和能达到的最高速度,足以让人类在有生之年完成星际旅行(从一颗恒星抵达另一颗恒星);即便要前往太阳系中更遥远、更黑暗的外围区域,也只需数月时间。对于黑洞飞船而言,在能量利用效率极高的情况下,有一个关键数据需要记住:对于总质量为 1 百万吨的飞船,要实现 1G(地球重力加速度)的加速度,每 3000 拍瓦的能量输出是必要的条件。
尽管这个能量输出听起来极为庞大,但要将物体加速到接近光速,这个能量规模依然不够惊人。接下来展示的这个表格,节选自韦斯特莫兰和克兰 2009 年的那篇论文,表格中计算了不同质量(以百万吨为单位)的黑洞所对应的功率输出(以拍瓦为单位)。在此基础上,我额外添加了几列数据:一列是功率质量比;另一列是当飞船(含货物)质量与黑洞质量相等时,飞船所能达到的加速度(以 G 为单位)—— 例如,一艘总质量为 2 百万吨的飞船,其中黑洞的质量占一半,飞船及货物的质量占另一半;最后一列数据是飞船加速到光速的 1% 所需的时间。选择 “光速的 1%” 这个速度节点,纯粹是为了规避相对论效应的