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真实版“死星空间站”可行吗?可能需要热核实验反应堆

2018-11-28 8:17:25来源:新浪科技作者:叶倾城责编:孤城评论:

在科幻电影中,死星是由一种叫做“quadanium steel”的材料制造,这是一种虚构的金属合金,200万帝国人员在死星上居住,其中包括:军官、突击队和TIE飞行员。这在现实世界中能否实现?

北京时间11月28日消息,据国外媒体报道,在科幻电影《星球大战外传:侠盗一号》剧情中,“死星”是一颗120公里直径的空间站,可以容纳200万人居住,死星释放的激光能够摧毁行星,具有强大的力量。太空等离子体物理学家马汀·亚彻(Martin Archer)全面分析我们是否能够建造一颗真实的死星?以及建造它从何入手……

我们不必担心建造死星所需的大量原材料,例如:需要当前地球钢铁生产182倍的速度才能具备相应的钢材,我们可以通过提高生产速度和囤积钢材来实现。

亚彻指出,我更关心的是如何为这样庞大的空间站提供动力,以及如何为死星上的每个人提供重力。事实证明,我们的传统技术可以实现这一点,国际空间站每1立方米空间需要0.75瓦电能维持运行。国际空间站拥有8个太阳能电池板阵列,长34米,宽12米,可提供相应的电能。

但是对于死星而言,即使我们提供100%覆盖死星的有效太阳能电池板,死星每单位体积电力需求仍然是国际空间站的45倍。更不用说,如果我们将空间站移至距离太阳更远的位置,太阳能转化的电能就会严重减少。或许人们会认为可以从经典科幻电影《2001太空漫游》中获取经验,通过离心力制造人工引力,维持死星旋转。

事实上科幻电影中某些情节与现实生活仍有一定的差距,例如:要想在国际空间站上复制地球重力效应,空间站需要每3.5分钟旋转一次,这听起似乎十分荒谬。基于该理论,2001年空间站改造为一个环状结构。

离心力与环路半径成正比,这意味着当你朝向空间站中心位置行进时,与空间站中心的半径距离逐渐减少会使人造重力逐渐减弱消失。

如果重力确实是这样产生的,那么死星的球形设计就值得置疑了,球状外形的空间站能解决重力问题吗?

这使得死星空间站有点儿像戴森球,就像物理学家弗里曼·戴森(Freeman Dyson)设想的那样,先进的地外文明或许能够利用来自它们恒星所有能量进行建造。

死星内部反应堆的压力是非常巨大的。死星自身引力不足以容纳聚变等离子体,因此我们需要额外的一些事物。

然而,由于引力作用,刚性外壳的戴森球在承受巨大应力的时候往往会遇到一些问题。即使这个球体没有被自身作用力撕裂,一个小小的外部推力就足以让这个球状撞向它的恒星。

但是戴森球的直径通常被想像为地球环绕太阳轨道直径,对于相对体积小许多的死星,戴森球的大部分问题都会随之消失。13.2千米直径的反应堆芯仅需要月球质量370分之一,在这些条件下,之前提出采用钢铁材料建造的计划可能是失败的,但是采用石墨烯材料,可以很容易地承受相应的地心引力。

实际上我们并不需要死星空间站借助恒星的能量,未来的核聚变技术很容易提供充足的能量。虽然当前我们将更多的精力投入在聚变实验中,许多等离子体物理学家认为,关键因素在于需要更大的核聚变实验,并寄希望于“国际热核实验反应堆实验(ITER)”,这个实验占奥林匹克游泳池面积三分之一,未来ITER实验有望对空间站提供更加充足的能量。

如果以上前提条件均是成功的,那么死星的单位能量消耗可能是地球人类的200万倍,此外还存在许多亟待解决的问题,死星内部反应堆的压力是非常巨大的。死星自身引力不足以容纳聚变等离子体,因此我们需要额外的一些事物。就像我们从激光剑获得的灵感启发,磁场或许能够解决这些问题。我们需要宇宙中最强的磁场——地球上迄今建立磁场的100万倍,相当于磁星的超强磁场等级。如果这些计划得以落实,我们可以开始着手设计死星的细节部分。

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关键词:死星能量

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