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第180章 黑洞能源(二)(1 / 1)

不过,也有一个好消息:目前已经研发出了一些熔点比钨更高的合金材料。而且,根据黑体辐射定律,物体的辐射功率与温度(以开尔文为单位)的四次方成正比。这意味着,如果我们能找到一种熔点是钨两倍的合金,那么在不熔化的情况下,这种合金材料每平方米能承受的辐射功率将是钨的 16 倍。但即便如此,要处理黑洞释放的全部能量,仍然需要几平方千米大小的吸收壳。

显然,黑洞飞船的体积会非常庞大,其质量可能是现有大型轮船的数十万倍,甚至数百万倍,因此,要容纳如此巨大的吸收壳并非不可能,尤其是考虑到吸收壳本身不需要做得太厚。

然而,这又引发了另一个问题:如何将黑洞与飞船固定在一起?黑洞释放的辐射是全向的,这意味着黑洞自身并不会产生任何推进力(不会向某个方向加速),如果不采取固定措施,飞船很可能会径直飞离,而将黑洞留在原地。

你可能会想,能不能用绳索将黑洞系在飞船上?答案是否定的。因为黑洞的体积比原子还要小,任何与之接触的物体都会被它彻底撕碎(即便物体没有在接触前熔化)。

不过,我们可以考虑其他几种固定方法。例如,给黑洞赋予一定的电荷,然后利用电磁力将其与同样带电的吸收壳绑定在一起。之后,再通过一些支架将吸收壳与抛物面反射镜(以及飞船的其他部分)常规连接起来。这种方法是否可行,目前尚无定论,但为了证明 “将黑洞与飞船固定” 在理论上是可能的,有一种从概念上讲最简单的方法:利用黑洞自身的引力来固定吸收壳,同时利用黑洞辐射产生的压力来平衡引力(防止吸收壳被黑洞吞噬)。

这种方法通常被称为 “引力牵引器”,其原理与我们过去讨论过的 “恒星引擎”或 “戴森球”的某些概念类似:某个物体位于辐射源(此处为黑洞)的上方,一方面受到辐射产生的排斥力(向外推),另一方面又受到辐射源的引力(向内拉),最终在两种力的作用下达到平衡。

不过,用这种方法来固定小型黑洞存在一个问题:小型黑洞的引力其实并不强,但它释放的能量(辐射压力)却极大。因此,要想让吸收壳足够靠近黑洞,以受到黑洞引力的束缚,就意味着吸收壳需要承受极强的辐射 —— 强到足以熔化任何已知材料。即便忽略熔化的问题,辐射压力对吸收壳产生的向外推力,也会远远超过黑洞对吸收壳的向内引力(超过 1g 的加速度),从而将吸收壳推离黑洞。

而对于那些质量更大、寿命更长、能量输出更低的黑洞来说,情况则恰好相反:它们的辐射压力会大幅降低,而引力则会显著增强。因此,你可以利用引力将这些大型黑洞与飞船绑定,作为飞船的推进器。不过,除了用于星系间旅行之外,这种大型黑洞推进器的实用价值并不大,因为用它来加速飞船需要耗费极其漫长的时间。我之所以提到这种方法,只是为了简单易懂地解释如何将黑洞与运动的物体(飞船)绑定在一起,以及这种绑定方式在理论上是可行的。

理想情况下,如果未来能够研发出可以反射伽马射线的技术(目前已经有一些相关的技术思路,并且这些技术正在不断改进),并且能够向黑洞中注入物质(为黑洞补充燃料),那么我们就可以通过粒子束,从飞船后方将物质注入黑洞 —— 这样一来,不仅能为黑洞补充燃料,还能为黑洞提供向前的动量(进而推动飞船前进)。同时,能够反射伽马射线的材料,还能帮助我们减小吸收壳的体积,甚至可以完全舍弃吸收壳,只使用抛物面反射镜来反射伽马射线,从而产生推进力。

能够反射伽马射线的材料,很可能是让黑洞飞船技术真正具备可行性的关键。当然,即便没有这种材料,我们或许也能实现黑洞飞船的概念,但如果能制造出一种像普通镜子反射可见光那样,能高效反射伽马射线的材料,那么黑洞飞船技术的复杂程度和体积重量将会大幅降低。

此外,如果你还能将沿途收集到的氢原子通过粒子束注入黑洞,为黑洞补充燃料,并通过这种方式让黑洞保持在飞船的固定位置,那么飞船的运行将会更加容易。在这种配置下,飞船能够在合理的时间内加速到接近光速,并且可以在星际空间中无限期航行(只要有星际物质作为黑洞的燃料)。

不过,即便不考虑光速的限制,这种飞船的最大速度也并非无限。因为最终,飞船会达到这样一个速度:吸收星际物质时,这些物质对飞船产生的减速效应,与黑洞通过消耗这些物质产生能量所带来的加速效应恰好抵消,此时飞船便会达到最大速度。但即便如此,这个最大速度也会非常高。

如果无法实现上述两种技术(反射伽马射线和为黑洞补充燃料),那么你就只能使用质量更大的黑洞。不过,质量更大的黑洞虽然能让飞船实现 1g 的加速度,但要达到这一加速度所需的时间会非常长。即便你真的使用了这样的大型黑洞,你也很可能不会建造加速度远超 1g 的飞船 —— 因为过高的加速度会让船员感到极度不适。

因此,如果你拥有一个质量小、能量高,且能够补充燃料、有效约束的黑洞,那么你很可能会建造一艘体积更大的飞船。在之前的表格中,为了便于理解,我假设飞船及货物(不含黑洞)的质量与黑洞的质量相等。但实际情况可能并非如此:例如,如果一个黑洞自身产生的加速度(仅考虑黑洞质量)能达到 10g,那么你可以建造一艘总质量(含黑洞)为黑洞质量 10 倍的飞船,这样一来,飞船的加速度就能降至 1g(人体可承受的范围)。

在这种配置下,飞船的规模可能堪比一座摩天大楼,而黑洞则被安置在 “大楼” 的底部(类似地下室的位置)。与那些需要通过旋转产生人工重力的飞船不同,这种依靠黑洞推进的飞船,只需通过 1g 的恒定加速度,就能为船员提供与地球重力相当的人工重力 —— 这无疑是最理想的飞船设计方案之一,尤其对于载人星际旅行而言。

然而,如果无法为黑洞补充燃料,也无法反射伽马射线,那么上述理想的飞船设计就无法实现。坦率地说,我认为,如果至少其中一项关键技术无法突破,那么黑洞动力飞船在现实中就不可能具备可行性。

在结束今天的讨论之前,我们再来谈谈另外两个话题:第一,黑洞飞船技术对 “搜寻地外文明”的影响;第二,黑洞飞船技术的武器化潜力。

我们多次讨论过 “费米悖论”—— 即 “外星人究竟在哪里” 的问题。而 “搜寻地外文明”项目的核心目标,就是解答这一悖论:要么找到外星文明存在的证据,要么证明外星文明并不存在。

目前,搜寻地外文明的主要方法之一是监听宇宙中的无线电信号,但随着技术的发展,更先进的搜寻思路开始聚焦于:分析外星文明可能掌握的技术,以及如何探测这些技术产生的 “副产品”(如能量辐射、引力波等)。

例如,如果某个外星文明正在制造 “光球黑洞”,那么我们应该能观测到这样的现象:在某个恒星周围,存在规模庞大的太阳能收集器集群,其覆盖面积甚至超过了恒星周围的行星。同时,我们还应该能探测到这些光球黑洞释放的伽马射线、产生的引力波,或者如果引力子存在的话,还能探测到引力子的信号。

目前,我们还没有专门用于探测这类信号的设备,但未来,这些探测手段很可能会成为搜寻地外文明的重要 “武器”(工具)。

说到 “武器”,将黑洞技术武器化有几种显而易见的方式,但其中并不包括 “将黑洞投向行星,让黑洞吞噬整个行星” 这种情况 ——我已经解释过为什么这种方式在现实中不可行。

最简单、最直接的黑洞武器化方式,就是让以黑洞为动力的飞船撞击目标。一个质量为百万吨级别的物体,当它以接近光速的速度(相对论速度)运动时,其撞击产生的能量几乎相当于一颗恒星在一秒钟内释放的总能量,威力堪比十亿颗广岛原子弹。

不过,这种武器的威慑力可能并不像你最初想象的那么大。因为如果能提前探测到来袭的飞船,你完全可以将其汽化。即便飞船被汽化,黑洞本身依然会存在,但它会径直穿过目标行星,不会对行星造成太大破坏,然后继续在宇宙中飞行,直到完全蒸发。

当然,当黑洞最终蒸发时,会释放出巨大的能量 —— 在其存在的最后一秒,释放的能量大约能达到 10焦耳(1 后面跟 24 个 0)。而且,在制造黑洞时,你可以控制它的初始速度和运动方向。因此,如果你能在合适的时间和地点制造出黑洞,那么当黑洞蒸发时,其产生的爆炸威力将非常惊人。

不过,这种武器既不具备 “钴弹” 那样的放射性污染能力,也不够隐蔽 —— 因为黑洞在存在期间,尤其是在生命末期,会发出极其明亮的辐射。但另一方面,你也无法轻易 “击落” 一个黑洞。在最佳情况下,如果你能以极高的精度测量出黑洞的位置和速度,或许可以通过粒子束撞击黑洞(就像为黑洞补充燃料那样),从而改变黑洞的运动轨迹。但如果无法改变黑洞的运动轨迹,那么目标就注定会被黑洞蒸发时的爆炸摧毁 —— 除非目标能及时逃离。

当然,对于飞船(甚至是体积庞大的空间站)来说,它们或许有足够的时间探测到来袭的黑洞,并进行规避。而且,尽管黑洞蒸发时的爆炸会对行星表面造成严重破坏,但这种破坏的威力还不足以摧毁整个行星。不过,黑洞倒是一种绝佳的 “掩体破坏弹”(钻地弹)—— 因为它可以毫无阻碍地穿透任何物体。

如果你掌握了反射伽马射线的技术,并且能够为黑洞补充燃料(这意味着你也能通过粒子束改变黑洞的运动轨迹),那么你很可能也具备在飞船上制造黑洞的能力。你可以制造出质量极小的黑洞,并将其装载在导弹中 —— 这种导弹将具备极高的加速度和机动性。然后,你可以在合适的时机停止为黑洞补充燃料,让黑洞在抵达目标时恰好蒸发并产生爆炸。

这种黑洞导弹将很难被探测到,因为黑洞本身质量极小,而且它释放的辐射几乎都朝向导弹的后方(目标无法观测到的方向)。因此,如果人类能够研发出反射伽马射线的材料,并且能够将金属物质注入小型黑洞(为其补充燃料),那么黑洞导弹将会成为一种极具破坏性的武器。

即便你能将黑洞导弹汽化(导弹本身具有巨大的动能),但如果时机把握得当,在导弹汽化的同时,黑洞也会恰好蒸发并产生爆炸,而且这种爆炸很难规避 —— 因为黑洞本身难以探测,且具备极高的机动性。

因此,尽管黑洞动力飞船目前还停留在科幻领域,但它确实展现出了巨大的潜力 —— 尤其是如果我们未来能够突破几项关键技术(如反射伽马射线、为黑洞补充燃料)的话。

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