专为载人星际旅行而设计的MEGA驱动器

　　在《星际迷航》的深空探险世界中，高科技飞船通过一种被称为＂脉冲驱动＂的东西以令人难以置信的效率向前推进。这种驱动使它们能够以接近但从未达到光速的速度行进。勇敢的宇航员们在几分钟内就能在行星间旅行。有时他们甚至会在一天之内往返于不同的世界之间。
　　这对我们来说是难以想象的。以我们目前最好的技术来说，要到达我们的邻居火星至少需要7个月。而往返这颗红色星球的任务至少需要一年时间。更不用说，对距离我们最近的星系进行访问。邻近的半人马座阿尔法星系距离地球4.37光年，用常规火箭需要1.6万年才能到达。
　　《星际迷航》的脉冲驱动装置是一种聚变火箭，它与驱动装置和一个特殊的推力喷嘴一起工作。当聚变反应产生高能等离子体时，等离子体作为废气直接从推力喷嘴排出。等离子体可以通过驱动线圈，从而提高效率，提供更大的推进力。当然，关于脉冲驱动的许多细节仍然是高度虚构的，无法转化为现实世界的工程。脉冲驱动的一个最重要的特点是它可以以亚光速推动飞船前进，使宇航员在有生之年可以在行星和星系之间旅行。
　　而这正是加州州立大学的两位物理学家正在尝试建造的。
　　MEGA驱动器样机在真空室中进行了测试。
　　他们的脉冲驱动被称为MEGA驱动——或者说是马赫效应重力辅助驱动（Mach-effect gravitational assist,简称MEGA ）。这种推进器最令人惊讶的特点是，它的目标是在不使用推进剂的情况下，以大约光速的40%或更高的速度移动。推进剂是燃料和氧化剂的混合物。我们设计的每一艘宇宙飞船都是依靠推进剂在宇宙中飞行的。然而说宇宙飞船可以在没有推进剂的情况下飞行，就像说汽车没有汽油也能飞行一样。
　　MEGA驱动器建立在马赫原理的基础上。正如MEGA驱动器所解释的那样，马赫原理表明，宇宙中遥远的物体对我们周围物体的惯性负有部分责任。惯性是物体抵制任何运动变化的一种倾向——也就是说，运动中的物体想要保持运动状态，而静止的物体想要保持静止状态，除非有另一个力作用于它。马赫原理最初是爱因斯坦相对论的一部分，因为爱因斯坦本人支持这个想法，但其他研究人员后来努力通过数学来驳斥马赫原理。直到今天，这仍然是一个有争议的想法，这正是使MEGA驱动器的结果如此令人印象深刻的原因。
　　这些年来，他们不仅一直在稳步前进，也得到了显著地改进，根据大多数科学家对马赫原理的解释，认为他们本来就不应该有任何积极的结果。然而MEGA 驱动器背后的两位物理学家吉姆·伍德沃德和哈尔·费恩——已经能够在仅仅1年内将其驱动器产生的力提高1000倍。
　　那么，马赫的原理和卓越的工程是如何结合在一起生产出 MEGA 驱动器的呢？
　　一个概念性的图像显示了一个太空探测器利用MEGA驱动器进入深空。
　　这种驱动器所使用的是电力而非推进剂。太阳能电池板或核反应堆可以产生电流，通过一堆压电晶体发送。压电晶体无处不在，从手机到打印机再到扬声器。当电流通过晶体时，晶体会振动、膨胀和收缩。物理学家们设计的方法是使振动主要发生在一个方向上，从而使宇宙飞船向前移动。这一系列的膨胀和收缩产生了一种蠕动或振荡，将缓慢但越来越多地推动航天器前进。虽然宇宙飞船一开始会在太空中缓慢移动，但几十年后，它将从那些微小的振荡中获得足够的动量，以接近光速的速度前进。
　　因此，MEGA驱动器的秘密并不是一开始就突然加速，而是随着时间的推移而持续加速。
　　如上图所示，是一种压电材料。
　　一开始，他们的原型向前移动的非常小。 小到，肉眼都看不到。经过重新配置，多年的工作，以及NASA的两项单独拨款，该团队的原型现在可以产生肉眼可见的推力。它从产生5微牛顿的推力到产生超过100微牛顿的推力。虽然这不是一个很大的数量，但足以表明这些设备可能有一些希望。使用这种技术的航天器不会只依赖于一个MEGA驱动器，而是由成百上千个这样的驱动器驱动。而要扩展这些设备，你不需要让它们变得更大，你只需要制造更多。
　　美国宇航局现在正在资助MEGA驱动器的独立研究。在海军研究实验室和加拿大的哈撒韦研究公司进行的测试将揭示该团队的结果是否可以被其他研究人员复制。如果测试有积极的结果，那么接下来的步骤将是将设备送入太空，在未来，加速一个探测器。据伍德沃德和费恩（MEGA 驱动器背后的原始科学家）说，他们已经接近拥有一个用于太空测试的设备。
　　许多科学家都认为MEGA驱动器会失败。几十年来，一些人一直在寻找一种方法来反驳该团队对马赫原理的解释，以及他们的设备产生的明显结果。经过几十年的研究，到目前为止，还没有人能够质疑这个团队的工作，重要的是，要证明或反驳这种奇异的东西是困难的。
　　伍德沃德（左）和费恩在他们的实验室里
　　尽管如此，测试即使是最非传统的想法也没有什么坏处。如果失败了，我们将从经验中吸取教训，并加强我们的科学观点。然而，如果它成功了，那么我们就能获得整个宇宙。不仅我们的视角会发生巨大的改变，我们还会发现使人类成为星际物种所需的技术。