衝量引擎

衝量引擎(英文:Impulse drive或impulse engine),出現在科幻影視作品《星際旅行》中,做為太空船艦如聯邦星艦的一項推進工具。使用這項推進裝置僅能達到次光速(亞光速,< 1 c)的航行速度。星際艦隊學院官校生利用衝量引擎在地球與土星間往返作為練習。

基本介紹

  • 中文名:衝量引擎
  • 外文名:Impulse drive
  • 出處:《星際旅行
  • 又稱:impulse engine
理論基礎,相似工具,

理論基礎

衝量:衝量是描述力對物體作用的時間累積效應的物理量(矢量),用I表示。如果物體受恆力F,衝量I就是F和作用時間t的乘積。如果F的大小、方向是變動的,衝量I套用矢量積分運算。衝量通常用來求短暫過程(如撞擊)中物體間的作用力,即由物體的動量增量和作用的時間而估算其作用力(衝力)。衝量的單位和動量相同,在國際單位制中為千克·米/秒。公式為:I=mv=Ft
衝量引擎
衝量引擎的原理一說是透過核融合反應提供能量,然後透過牛頓力學的衝量原理,將高溫、高壓的反應後廢氣往後方排出,使船艦有著向前的動量。在聯邦星艦上常加上子空間線圈的配合,減少船艦質量來提高推進的效率。
相似地,《銀河飛龍技術手冊》則指出衝量引擎是核融合引擎,其中融合反應器產生出來的電漿透過一巨大的磁線圈來推動船艦。形式上屬於一種磁性電漿動力推進器(Magnetoplasmadynamic thruster)。使用上配合曲速引擎來改變船艦的相對論性質量,以達到中至高的次光速速度。另一方面,推進器(thruster)則接近高效率的化學反應火箭,用在需要高精準度的機動動作。
相似於衝量引擎的離子推進引擎則是自治聯盟(Dominion)與艾肯亞人(Iconian)的星艦配備。
設計與使用衝量引擎有幾項考量∶加速度以及相對論性的時間展長。在影集與電影設定中,慣性阻尼器補償了過大加速度與過大的G力(根據等效原理),以免船艦上的人員生命堪虞。時間展長的問題則限制住最高航行速度能達到光速的多少分率。
既然船艦以衝量速度(次光速,雖然接近光速)航行,則船艦仍在正常時空連續體中,時間展長依舊適用。因此高相對論性速度通常會避免採用,除非事出緊急;通常上限為1/4光速。(相對的,曲速航行則不受時間展長效應影響。)

相似工具

現實中也有些研究計畫正在進行,在一些星艦迷看來和衝量引擎極為相近。一些星艦迷認為衝量引擎實際上是離子推進引擎;另外的說法,衝量引擎也可以是核反應動力為基礎的推進系統:
核反應引擎。
獵戶座計畫∶在太空航行器後方引爆核武器來加速之。
英國行星協會的戴達勒斯計畫(Project Daedalus),將氘與氦3以射束(雷射或者中子束)引發融合,排出廢氣產生推力。
離子推進引擎利用電力來游離化燃料,燃料可以為汞或氙。利用高電場加速這些游離化氣體以產生雖低但連續的推力。NASA的深太空(Deep Space)計畫即為此系列。

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