這三種都是在科幻大片和小說經(jīng)常出現(xiàn)的引擎，無論是超空間引擎還是曲速引擎，以及獲得“星云獎”的《三體》中無工質(zhì)核聚變推進引擎，這些聽名字就是高大上的技術(shù)，哪種最容易實現(xiàn)？哪種的推進效率最高？
《三體》中的無工質(zhì)核聚變推進引擎是什么東西，真的是無工質(zhì)嗎？
如果看過《三體》的話，相信大家一定對那個章北海利購買隕石、暗殺堅持工質(zhì)推進引擎的元老那一幕記憶猶新，這讓大家看得有點云里霧里，工質(zhì)是什么東西？哪種才是真正的無工質(zhì)推進？
其實那些堅持工質(zhì)推進的元老們支持的發(fā)東西，在冷戰(zhàn)時期美蘇就已經(jīng)論證并付諸實施過，而且測試后性能非常優(yōu)越，甚至比現(xiàn)代火箭發(fā)動機都要優(yōu)秀得多，不僅是它的推重比，還有它的比沖！比沖的的定義是單位推進劑的量所產(chǎn)生的沖量，這個數(shù)值越大越好！
常見發(fā)動機的比沖
渦扇發(fā)動機很明顯比較大，但很可惜它需要大氣層中的氧氣，無法在真空中工作！而離子推進比沖極大，不過非常可惜它推力很??！固體火箭和液體火箭比沖不夠，但推力適中，因此它們的用途最廣泛！
當年美蘇研發(fā)的核火箭是核裂變火箭，它利用核裂變產(chǎn)生的高溫加熱氫氣，使其噴氣速度達到6500～11000米/秒，這比固體和液體火箭都要高得多，它的比沖大約在250～1000秒左右，之所以沒有實用是因為誰都不愿意一個放射性“炸彈”在天上飛，一旦故障，實在是太可怕了！
無工質(zhì)核聚變推進引擎
前文所謂的核裂變火箭是高溫加熱氫氣，元老們支持的核聚變火箭是利用核聚變高溫加熱工質(zhì)，然后高速推進，兩者缺一不可！而章北海所支持的引擎則是利用核聚變后的帶電粒子輻射的反作用力取得的前進動力！
只要有核聚變?nèi)剂巷w船就能繼續(xù)前進，這種飛船的原理是這樣的：核聚變高溫中比如氘氚聚變！了氦，它會釋放出一個中子！如上圖，一個質(zhì)子一個中子的氘和一個質(zhì)子一個2個中子的氚，聚變成兩個質(zhì)子和兩個中子的氦4，會發(fā)射出一個多余的中子！
而氦四的原子核在高溫下是帶正電的，因此可以被電場加速到極高的速度！當然還有電離后的電子，它有些類似于離子發(fā)動機，但它還有一部分推進動力來自于全波段的電磁輻射！這就是“無工質(zhì)”核聚變引擎的推進原理！
這個無工質(zhì)其實是有工質(zhì)的
因為這種引擎輻射的高能粒子和電子都屬于介質(zhì)，因此它也只能被稱為工質(zhì)發(fā)動機，只是它的工質(zhì)是自身，省去了攜帶大量額外工質(zhì)的壓力，因此要稱它為“無工質(zhì)”引擎在某些角度上也行！
從效率來看，使用工質(zhì)要更高一些，因為它利用了推進效率上最差的全波段電磁輻射，比如太陽光也是有光壓的，如果用它來推進，那么面積也許要達到數(shù)百米甚至數(shù)公里直徑！但如果能將太陽光轉(zhuǎn)換為電能，那么只需要千瓦電力即可產(chǎn)生數(shù)十毫牛甚至更大的推力！比光帆的效率要高出很多倍！
但離子發(fā)動機需要裝載燃料，燃料耗盡，飛船就無法再加速了，但光帆不一樣，只要有陽光，它將一直能飛，甚至可以減速再加速！而無工質(zhì)核聚變推進就是自帶陽光和光帆的那種！
超空間引擎和曲速引擎又是咋回事？
其實所謂的超空間引擎和曲速引擎是同一回事，都是利用空間的彈性來驅(qū)動飛船前進！狹義相對論中可以推導出物體的速度不可能超過光速，但我們也知道，宇宙的膨脹卻不受這個速度的限制，而曲速引擎就是利用空間的膨脹來驅(qū)動飛船的前進。
《星球大戰(zhàn)》和《巴比倫五號》中的是超空間引擎，《星際旅行》和《星際迷航》中則是曲速引擎，而在《三體》中則是曲率引擎，前兩者沒什么不同，而后者則有很大的區(qū)別！
曲速引擎有幾個關(guān)鍵：前方空間壓縮、后方空間拉伸，飛船包裹在一個彎曲空間形成的曲速泡中，當后方的膨脹空間和壓縮空間裹挾著曲速泡高速飛行時，其實飛船相對于曲速泡內(nèi)的空間是靜止的，運動的只是空間而已，所以飛船內(nèi)的時間體系和出發(fā)點基本同步的！
曲率引擎和曲速引擎相比，少了一個關(guān)鍵的曲速泡，因此曲率飛船遵守狹義相對論中的洛倫茲變換原理，也就是無限接近光速時，飛船內(nèi)的時間體系不再和出發(fā)地同步，而是有一個非常大的交換比，而這個交換比可能會很大，甚至接近無窮！
不過就具體而言，這兩種技術(shù)人類都無法實現(xiàn)，因為能克服相對論限制的曲速引擎的關(guān)鍵在于飛船前后幾個子空間場改變了所包覆物體所感的重力常數(shù)，使得中間的飛船在“非對稱蠕動場”操控獲得推進力，但這種高大上的引擎實現(xiàn)起來極其困難！
早期實現(xiàn)曲速引擎需要大量的負能量，但將曲速泡改成曲速環(huán)后降低了對負能量的需求！但對能量的需求依然巨大，Chris Van Den Broeck于一篇1999年的論文中評估了其能量需求，曲速方式運送幾個原子的能量需要三個太陽質(zhì)量的能量，但后來Van Den Broeck的度規(guī)稍微修改，Sergey Krasnikov可以將負能量總需求縮減到幾個毫克！
但什么是負能量？暗能量有些類似，但它并不是負能量，不過即使如此我們也沒搞懂暗能量到底是什么！科學家將這種物質(zhì)定義為了奇異物質(zhì)，也許宇宙某處還真存在這種物質(zhì)，那么如何找到它們呢？
就三者而言，相對來說“無工質(zhì)”的核聚變推進可能性還是大點，這不ITER不是有了一點新進展么，也許只要再過十年八年的就實現(xiàn)了呢！
