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质量投射器

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画家绘制的设置于月球上质量投射器想像图
画家绘制的设置于月球上质量投射器想像图

质量投射器,亦称质量加速器Mass Driver),是一种利用电磁加速工具,基本原理是利用反复改变的电磁场来让磁化了的物体加速并投射出去。原理和磁浮列车以及磁道炮(电磁炮)相类似。

历史

质量投射器最初的理论出现于1897年的科幻小说《往金星的旅程》(A Trip to Venus),作者为John Munro。书中把质量投射器命名为电子枪(Electric gun),其形容为利用大量线圈在适当的时间改变磁性来得到发射物的加速。而加速度可以控制在发射物能承受的程度。电子枪最理想的架设地点为山区,使电子枪成一个角度射出带人的坐舱。坐舱另外会有火箭等装备作出发射后的姿态调整。

质量投射器于1976年出现测试原型机:Mass Driver 1,主要由美国的太空研究学院英语Space Studies Institute兴建。其作用主要为测试电磁投射器的特性和实用性。

电磁投射器有两种方式可以作为太空船的推进装置。第一种固定式的装置为地面的巨型建设,直接把太空船加速投射。另一种方式则作为太空船上搭载的喷射装置,把大质量的物体投射出太空船外以取得其反作用力作为推进之用。

固定式的质量投射器

因为地球的重力,使得兴建质量投射器有着不少的困难。而且在浓密的大气圈中除了会因为空气阻力而使投射出去的物体减速外,同时亦会使太高速的物体在空气磨擦下产生难以承受的高热,因此难以达到第一宇宙速(7.9 km/s)。因此计划多为把固定式的质量投射器设置在月球这些没有大气层的小型星体上面。

这些在月球或小行星上设置的质量投射器计划多为太空建设的一环,例如在拉格朗日点兴建太空殖民卫星的计划就有从月球设置质量投射器发射月球挖掘到的资源的计划。

太空船搭载的质量投射器

因为质量投射器几乎可以投射任何有质量的物质,因此在有着稳定电能供给的长距航行太空船上是一种颇为理想的选择。利用质量投射器就能使用任何在宇宙取得的质量作为推进剂

因为电能的输出要多及稳定,因此现阶段都以核动力的太空船为配搭设计。

这种太空船的缺点则是其投射出去的物质会以非常危险的速度前进,使得这种推进方式难以被使用在固定航道上面。对应的理论现在主要以只能发射粉状物为主。但是因为动能还是存在,所以对该轨道的影响还是存在。更加主动的理论则是把质量以超越第三宇宙速的速度发射出去,好让其脱离太阳系的重力圈。

混合式的质量投射器

还有一种做法则为固定式的质量投射器把推进质量投射到太空船上面,太空船上的质量投射器再把这些质量发射出去。这样的情况下,太空船就不必要自己去找寻投射的质量。这种系统还能够同时输送其他有用物资到太空船上,例如作为电力来源的燃料或核源料。

科幻作品中的质量投射器

外部链接

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