
常规加速能达到非常接近真空光速(达到299792457.9999999999米每秒以上),但这没有用。即使不考虑星际尘埃、宇宙线和你这飞船的燃料量(后详),在非常接近真空光速的常规飞行中,飞船前方的星光光子、背景辐射光子乃至真空中随机涌现的虚粒子对,对飞船来说都是超高能量粒子,它们和它们产生的级联粒子立即就会将飞船轰得灰飞烟灭。
正反物质湮灭这所谓最高转换率也是高了个寂寞。我们附近没有任何反物质矿藏,想收集飞船用的反物质目前只能用加速器极其低效地制造和用巨大磁场极其低效地收集,二者都是非常亏损能量的。湮灭释放的伽马射线无法全部用来加速飞船,而且本身极其危险,需要大量防护而增加飞船的死重。考虑从燃料制备开始的整个过程,反物质引擎的能量利用效率连化学火箭都不如。现实中我们手头的反物质只有0.05克反物质的千万分之一,用人类现在的加速器制造一克反物质需要三万年。
相不相对论对你这个自杀式航行没有什么值得考虑的。犯不着。
对应能用激光和雷达这样原始的手段处理的撞击体,飞船达到20%真空光速就已经很可以了。值得用拦截设备保护的飞船一般而言不止要加速一次,还会有反复加减速的需求,要求的速度较大的话,在火箭方程的支配下燃料量很快就会上去了,由于你要挑战真空光速,膨胀的速度比化学火箭在低速下还吓人。
反物质引擎的燃料量情况
考虑飞船速度接近真空光速时加速变得困难,设飞船最初质量与最终质量之比为R,最终速度v与真空光速c之比为A,有:
不考虑伽马射线不能被有效反射等不利因素,R与v的关系是:
R=1.01,v=0.01c
R=1.1,v=0.1c
R=1.5,v=0.38c
R=2,v=0.6c
R=5,v=0.92c
R=10,v=0.98c
将1克物质加速到真空光速的10%,即使是理想的最高效率反射,用正反物质湮灭需要0.05克物质与0.05克反物质,共计0.1克燃料。如果要加速到真空光速的60%,就需要0.5克物质和0.5克反物质,共计1克燃料。如果要加速到真空光速的98%,就需要4.5克物质和4.5克反物质,共计9克燃料。
设我们使用自重10吨的飞船,一次携带的燃料量可供加速到最大再减速到停止共计5轮,最大速度定为真空光速的60%,则燃料总质量为10230吨,其中5115吨反物质。且不说这飞船需要怎样的材料与工程能力,这么多反物质拿出一小部分就能把人类从地球上抹消,这飞船的问题可远不止它自己要怎么造那么单纯。
这飞船的最大速度定为真空光速的10%的话,燃料总质量为15.94吨,其中7.97吨反物质,情况有所改善,但对我们现在的能力来说还是非常不可能。
不过,正反物质湮灭也并不是只产生不好利用的伽马射线与中微子,其实质子和反质子湮灭的最初产物里约66.4%是带电的介子,在其衰变为中微子和渺子之前可以被电磁场偏转而喷气;最初产物里约33.1%是中性介子会在约90阿秒的极短时间内衰变为伽马射线;其余的最初产物是伽马射线。反物质火箭并不非要建立在惊人的伽马射线反射技术和中微子操作技术上。
