曲率引擎是个什么玩意——未来星际旅行瓶颈的突破

人类探索太空的梦想已经持续了几个世纪，人们对星空充满了梦幻和期望。

现在已经实现了人类登月，无人探测器登陆或勘察了火星，各种空间探测器还相继考察了拜访了太阳系的水星、金星、木星、土星、天王星、海王星以及“哈雷”彗星等。无人探测器旅行者号都已经飞出了太阳系（因对太阳系的边界范围有争议，是否算飞出了太阳系也有争议）。

近年来，探索和开发太空的步伐加快了，一些有实力的大国都做出了更加宏大的规划，中国也准备登陆火星。

但是，总体上来说，人类目前的探索范围总体上还锁定在太阳系以内，实际上，太阳系内的天体也还知之甚少，究其原因，就是人类目前掌握的航天器引擎所能达到的速度还很小。

根据天体物理学原理，要实现航天飞行，有三个宇宙速度，第一宇宙速度为7.9公里/每秒，这个速度可以飞出地球大气层，成为地球卫星，但不能挣脱地球引力；第二宇宙速度为11.2公里/每秒，这个速度可以挣脱地球引力，成为围绕这太阳飞行的卫星，但出不了太阳系；第三宇宙速度为每秒16.6公里/每秒，这个速度可以挣脱太阳的引力，飞向遥远的深空。目前美国发射的先驱号、旅行者号无人探测器就已经达到了第三宇宙速度，向太阳系外飞去。

然而，这所谓的第三宇宙速度在宇宙尺度上太渺小了。离我们太阳系最近的恒星系比邻星了我们有4.22光年的距离，如果按照现在能达到的飞行速度按每秒20公里计算，到达比邻星系也要63300年。而在目前所知的宇宙，最远的星系已经有150亿光年。所以这样的技术和速度想要真正的探测宇宙是完全不可能的。

日前，已经有人开始考虑采用光帆的办法大大提高探测器的速度，前往探测比邻星b，那里有一个类地行星。这就是设想中的“破星计划”。这个计划准备建立一个巨大的激光发射器，轰击一个微小无人探测器的光帆，使其达到光速的五分之一，这样经过20年到达比邻星，并以每秒6万公里的速度掠过，争取在这瞬间拍摄到几帧照片发回地球，这些照片微弱的信号经过4年多的时间才有可能被地球巨大的矩阵接收装置捕捉到。这还只是个设想，这个设想如果能够成功，将是人类第一次对太阳系外星际空间的探索。但得到的信息还是相当的有限，而且充满了风险。

所以人类探索宇宙的瓶颈是飞船的速度，速度不突破，星际航行就无法实现。

为了解决宇航速度问题，科学家们想了很多办法，曲率引擎似乎是人们看到了曙光。

在科幻电影《星际迷航》中，借助曲率驱动实现超光速的飞行，人们在星际间自由穿梭。曲率引擎是飞船的动力。

曲率引擎驱动的飞船并非是达到或超过了光速，而是通过对时空本身的改造来驱动飞船，利用物理学定律中的漏洞来打破光速不可超越的限制。

科学家们最新的研究发现“曲速引擎”并非不切实际，可通过对时空的人为控制达到超光速移动飞船的现象。在之前的计算中，研究人员认为这种装置需要消耗宇宙飞船无法承受的大量的能源，最早的估算表明，要想在合理的时间内到达星际目的地，所需要的能量大约相当于将整个木星的质量按照质能方程转换为纯能量。

但物理学家们通过最新的理论研究发现，通过改变引擎的形状，他能够把能量需求大为缩减，相当于将能量对应的质量从木星大小降低到了1600磅（约725.7千克）。由此，这种引擎的可行性得到了大幅提升。该理论似乎将这个科幻小说中的情节带回了现实之中。

云集美国国家航空航天局约翰逊航天中心的科学家和工程师们在“百年星舰”的研讨会上，提出了通过“曲速引擎”实现恒星际宇宙恒星的议题，认为该技术是有希望实现的。物理学家米格尔阿尔库维耶雷（Miguel Alcubierre）设想的“曲速驱动”方式是在一艘形状似足球状的宇宙飞船外形成一圈巨大的环，该环需要特殊的技术制造，其功能是使的飞船外部的时空弯曲并围绕着飞船，形成一个曲速泡。

宇宙飞船前后空间可进行收缩和扩张，而飞船本身却置于一个没有扭曲的时空泡中，也就是说只有曲速泡外的时空发生了扭曲，飞船所在的时空是平坦的。根据伊卡洛斯星际公司首席执行官、物理学家、博士后研究员理查德·奥伯塞（Richard Obousy）介绍：“在宇宙空间中，光速是恒定的，一切物体运行速度都要受到光速的限制，但曲速驱动是一个很酷的想法，通过‘编织’时空而避免了光速限制的定律。”按照这一概念打造的宇宙飞船，将能够实现10倍光速左右的宇宙航行速度，而且不破坏光速限制。

如果能够实现，飞船将会是被一个“曲率泡”裹挟着前进，它在本地参考系内将没有任何加速度，也就不会受到广义相对论的速度制约，而且不会出现时间变慢等相对论效应。

通过玩弄空间曲率，一艘飞船可以绕过爱因斯坦的速度限制。

如今，这项研究工作在许多国家加紧进行，但要实现如此大的跨越并非一日之功，会有一个长期艰苦的过程，会有一批科学家维持奉献毕生的精力。但非常值得期待。

不管怎样，人类已经脑洞大开了，总有一天，人类会攻克速度这个瓶颈，这将象征着人类文明发展的一大步，人类探索和开发宇宙的梦想终会实现。