反物质宇宙飞船将如何工作

这不是一个诡计多端的问题。反物质正是你可能认为的——与正常物质相反，我们宇宙的大部分都是由正常物质构成的。直到最近，反物质在我们宇宙中的存在还被认为只是理论上的。1928年，英国物理学家保罗点狄拉克修正了爱因斯坦的著名方程式E=mc²．狄拉克说，爱因斯坦没有考虑到方程中的“m”——质量——既可以是正的，也可以是负的。狄拉克方程(E = +或- mc²)在我们的宇宙中允许反粒子的存在。科学家已经证明了几个反粒子的存在。

这些反粒子是正常物质的镜像。每个反粒子与其相应的粒子质量相同，但电荷相反。以下是20世纪的一些反物质发现:

当反物质与正常物质接触时，这些相等但相反的粒子发生碰撞，产生爆炸，释放出纯辐射，该辐射从爆炸点向外传播光速．造成爆炸的两个粒子都被完全消灭了，留下了其他的亚原子粒子。反物质和物质相互作用时发生的爆炸将两个物体的全部质量转化为能量。科学家们认为，这种能量比任何其他推进方法产生的能量都要强大。

那么，为什么我们还没有建造一个物质-反物质反应引擎呢?反物质推进的问题在于宇宙中没有反物质。如果有等量的物质和反物质，我们很可能会在我们周围看到这些反应。因为反物质并不存在于我们周围，所以我们看不到光这是它与物质碰撞的结果。

在大爆炸时，粒子数量可能超过反粒子。如上所述，粒子和反粒子的碰撞破坏了两者。因为宇宙中可能有更多的粒子，所以剩下的就只有这些了。在我们今天的宇宙中可能没有自然存在的反粒子。然而，1977年，科学家们在星系中心附近发现了一个可能的反物质沉积物。如果真的存在，那就意味着反物质是自然存在的，制造我们自己的反物质的需要将被消除。

现在，我们必须创造自己的反物质。幸运的是，有技术可以通过使用高能粒子对撞机(也被称为“原子加速器”)来制造反物质。像欧洲核子研究中心一样，原子加速器是由强大的超级磁铁环绕的大型隧道，以接近光速的速度推动原子运动。当一个原子通过这个加速器时，它会撞击目标，产生粒子。有些粒子是反粒子，被磁场分开。这些高能粒子加速器每年只产生一到两皮克的反质子。一皮克是一克的万亿分之一克。欧洲核子研究中心一年内产生的所有反质子足以点亮一个100瓦的电灯泡3秒。它将需要大量的反质子才能到达星际目的地。

美国国家航空航天局可能离开发反物质航天器只有几十年的时间了，这种航天器可以将燃料成本降低到现在的一小部分。2000年10月，美国宇航局的科学家宣布了一种反物质发动机的早期设计，这种发动机只需少量的反物质就能产生巨大的推力。为一年的太空旅行提供发动机所需的反物质量火星根据当月出版的《推进与动力杂志》(Journal of Propulsion and Power)上的一篇报道，可能只有百万分之一克。

物质-反物质推进将是迄今为止最高效的推进，因为物质和反物质的质量100%都能转化为能量。当物质和反物质碰撞时，它们湮灭所释放的能量，大约是宇宙飞船使用的氢氧燃烧等化学能所释放能量的100亿倍。物质-反物质反应的强度是原子能的核电站产生的核裂变能量是核聚变能量的300倍。所以，物质反物质发动机有潜力用更少的燃料带我们走得更远。问题是反物质的产生和储存。物质反物质引擎有三个主要组成部分:

大约10克的反质子就足以将一艘载人飞船送入太空火星一个月后。今天，一艘无人驾驶的宇宙飞船到达火星需要将近一年的时间火星全球探勘者号到达火星花了11个月的时间。科学家们相信，以物质反物质驱动的航天器的速度，人类将能够到达人类在太空中从未去过的地方。这将有可能到达木星，甚至超过太阳系顶，也就是地球运行的地点太阳的辐射的目的。但宇航员要求他们的星际飞船舵手把他们带到曲速还需要很长时间。