yh79 航航_yeh
关注数: 23 粉丝数: 53 发帖数: 3,336 关注贴吧数: 84
相对论下的雷达方程完整版 基本雷达方程在之前本吧的帖子里已经描述过,在此不再赘述。令经典雷达方程得出的锁定距离为R0。 首先,通过洛伦兹变换令雷达静止并将目标转化为相对速度。注意:在雷达以相对论速度飞行时尺缩效应也会施加于雷达天线,因此需要另行计算等效面积A。 假设B=vcosθ/c=v径向/c(目标相对于雷达的垂直移动速度),并以此设定洛伦兹因子γ=1*(1-B^2)^1/2。 在多普勒效应下,根据红移蓝移相关资料我们得到: 雷达→目标 f1=f0*((1+B)/(1-B))^1/2 那么目标→雷达即为f2=f1*((1-B)/(1+B))^1/2 则接受波长相对于原始波长为:f'=f*(1+B)/(1-B) 令(1+B)/(1-B)=K0。则f'=fK0...(1) (由于笔误,后令f=波长)(待检查) 天线等效面积取决于接受波长,所以圆形天线下A=Gf‘^2/4π=K0^2*Gf^2/4π 根据尺缩效应,在径向方向上(懒得考虑法向方向了,因为一般偏移很小)RCS修正后为=σ'=σ(1-B^2)^1/2。...(2) 现在考虑脉冲发送和散射之间目标移动的距离。设脉冲差为T,初始脉冲发出时目标距离为R,目标速度Vr,波到达目标后为R'。 则 R'=R+VrT=R+Vr(R/c-Vr) 通分,有 R'=R/(1-B)...(3) 返回时间不重要,故省略。 联系(2)(3),则在散射时刻,目标处的入射功率密度为:St=Pt*G/4π(R'^3),故雷达接受功率密度为: S=St*σ' 按标准雷达方程推导过程组合以上表达式,可得到: Pmin(最小接受功率)=P*(Gt^2)/((4π)^3)*(f')^2*σ'*1/(R')^4,此时R代表最大距离 展开可得: Pmin=P(G^2)*f^2*σ/((4π)^3*R^4) * (f'/f)^2 * (σ'/σ) * (R/R')^4 展开 Pmin=(P(Gt^2)f^2σ/(4π)^3*R^4)*(1-B)^5/2*(1+B)^5/2 参考: B=-0.5时,探测距离变为经典雷达方程结论的0.834 上一次不小心多算了一遍多普勒,现在改了
聚变的一些知识? 打算开个坑表达一下我对聚变的粗浅认知。 (本人非相关从业人员,如有和真实物理雷同纯属巧合) (推荐阅读:等离子体物理与聚变能,科学书库有免费在线版) :| 一个系统能自我运转的条件是:产生的能量要大于等于损耗的能量。对于聚变反应来说,引起非常简单,但想要维持就困难了许多。这也是目前所有聚变发电项目的难题。 以最常见的D-T聚变为例,首先,我们知道聚变的方程式:(核反应前后质量数守恒,质量不守恒)(实际上,反应产生的能量一般是22.4MeV——中子还会和锂6反应再产生4.8MeV的能量。) 所以这是啥意思呢? 字面意思,在D-T发生聚变反应后,两个参与反应的粒子失去了一部分质量,化为17.6MeV的能量。 这其中,中子获得的动能占大头,大约是14MeV。剩下的能量都给了氦原子核,也就是α粒子。在获得了这个式子后,我们很自然地联想到:单位体积内反应的频率乘以反应释放的能量就是单位体积的反应能量密度。 也就是这个式子:Σe=R×ΔE 为了让这个式子转化为更通用的形式,我们需要引入一个概念:反应截面。 一,反应截面 反应截面通常用σ来表示。想象两个粒子,每个周围都有(通常来说)强核力和电磁力组成的力场包围。 这个区域就是反应截面,它意味着一旦粒子进入到反应截面之中,就落入了强核力或是电磁力的作用范围。对于电磁力,我们称它的反应界面为库伦散射截面。(当然这个名字很难听)设强核力的强度为1,作用范围为10^-15m。电磁力的作用强度为1/137,作用范围非常大(如果有人知道精细结构常数和这玩意的关系请务必告诉我) 对于聚变截面,不难想象两个粒子,设其半径之和为d,那么两者之间的聚变截面就是πd^2。氘和氚的半径几乎相同,可以近似为是一样的。它们的聚变截面是0.8*10^-28m。由于聚变截面实在是太小了,科学家们定义了一个新单位:靶恩,缩写为b。1b大约就是氘和氚的聚变截面,也就是10^-28m。 作为对比,裂变反应中铀235的反应截面是500b。 不难发觉,要进行聚变反应,粒子的碰撞动能需要超过两者之间的电斥力(Physic Stack Exchange上面有人吵这个吵了好久),也就是说要满足下面这个关系式(别奇怪,r被约掉了)这一式子被称为库伦势垒。经过计算后可得,对于D-T聚变而言,粒子之间必须有超过288Kev的初始动能,不然聚变不会发生。这是相对论下的聚变反应要求。 当然,考虑到量子效应之后,我们发觉即使在较低动能下聚变反应也能发生,就是概率没那么大罢了。(计算过程有双面A4纸那么多,就先不放上来了) 量子效应下的曲线是这个样子说回最开始的式子:Σe=R×ΔE,我们现在可以稍微修改一下它的形式,让其变得更加通用(单位是W/m^3):其中,(σv)的单位是m^3/s,这是个很奇怪的数值。它表示对σ,也就是聚变截面和v,也就是微观粒子运动速度的乘积进行麦克斯韦分布函数……之类的加权平均。v在宏观下是温度的一种体现——粒子的平均动能,温度越大 对于(σv),我们没必要知道这是个什么东西,只需要知道它随着温度的增大而增大,且在100KeV的粒子平均动能(10*10^9开尔文,不过和摄氏度也没什么区别了)之前波动很大。 现在,我们可以计算任何一个核反应的能量密度…… ……吗? 二,损耗 核反应的温度很高。温度高,说明有很多等离子。在这种物质的体系里,离子和电子都分成一堆堆谁也分不清的玩意,而带负电的电子在磁场的吸引下回做出很多的诡异动作,并将损耗的能量以光子的形式放出去。加减速引起的损耗叫刹车辐射(轫致辐射,就是那个英语单词长的特别奇怪的),而转弯引起的损耗叫回旋辐射。 通常来说,我们用贝蒂-海特勒公式计算轫致辐射。它由德国科学家海特勒从麦克斯韦电磁方程组,相对论和麦克斯韦分布函数出发而发现。由于我不会,所以就跳过。 这里已经把相关的物理量带入了,得到一个简化的式子:Z代表等离子体的总核电荷数或原子序数。ne代表气体中的电子数密度(对于氘与氚,它就代表两种原子核在一起总的数密度,反正它们都只有一个电子)。Te代表电子的温度(用KeV表示,其实就是电子动能) 下面是对于均质氘-氚反应堆,等离子体轫致辐射损耗的能量(网上找的):哎呀米诺! 总的来说,韧致辐射功率密度主要和等离子体密度和粒子平均动能(温度)成正比。这也是个很好理解的事——它本身就是由等离子体中粒子乱窜所引发的。 回旋辐射,它来自于非相对论电子的拐弯而非相对论速度电子的刹车,因此它的功率小到忽略不计,而且也非常难算(差不多有两三篇论文那么多),在此不多阐述。 感兴趣的可以去看《天体物理中的辐射机制》第5章:带电粒子在外磁场中的运动:回旋-同步-曲率辐射 三,判据 常见的的判据有俩:劳森判据,点火判据。它们都很好理解,而且也很简单。 劳森判据是英国工程师劳森(和罗森便利店一个英文名)提出的,判据内容很简单也很明了:效率参数×((聚变产生的总功率-中微子之类的无法利用功率)+韧致辐射功率+热传导功率)大于聚变堆内的的韧致辐射功率损失+热传导功率损失。 他提出了劳森参数nte,也就是数密度n以及能量约束时间te的乘积 点火判据就更简单了:阿尔法粒子的功率(约为总聚变能量的五分之一)大于韧致辐射功率损失+热传导功率损失。在这种情况下,反应堆自己产生的热量就足以维持运行。 那么怎么样才能引起聚变呢?很简单,寻找一个合适的温度,让劳森参数×温度T最小就行了。 由此可得受控D-T核聚变的最低效益温度是4.4KeV的粒子平均动能,也就是4400万度。就氘氚聚变而言,当温度T取30KeV左右,劳森参数×温度最小。 四,约束 除了星际迷航里的三钛合金和极化船壳,估计是没有什么东西能挡住这么高的高温了。很显然,我们需要某种力场才能约束住这些能量。(比如,太阳是引力约束,氢弹是惯性约束,ITER是磁性约束,等。) 磁场有两个特点对于约束非常关键:磁力线闭合,且带电粒子只有垂直于磁力线的运动被洛伦兹力约束,但沿磁力线的运动不会受到磁场的影响。这也是为什么线圈形状的反应堆不可能实现,因为不受洛伦兹力的带电粒子立刻会把容器打碎。由此,螺线管的升级版诞生了: (1)磁镜 和螺线管直接让带电粒子在一个直的管道里运动不同,磁镜的中间没有磁场约束,形成一个类似于鼓包的磁力线形状。想像一块条形磁铁内部的磁场,然后把中间撑开——差不多就长这个样子。带电粒子进入磁场后沿着中间的磁力线“鼓包”回旋,在这个过程中发生聚变。如果有试图向两侧移动的带电粒子,“鼓包”向内的收紧产生的力会把它们弹回去。当然,如果带电粒子的角速度过小而向两侧移动的速度过大,它还是会被弹出去——洛伦兹力可能约束不住。这也是磁镜的缺点之一。 (2)Z-Pinch(箍缩) Z-Pinch是约束等离子体最简单的方式之一。现在想象一个内外翻转的电池,正负极不变但中间被掏空。得益于等离子体和电源提供的大电流,极强的磁力线环绕着等离子体,强大的洛伦兹力杜绝了带电粒子攻击装置的可能。在开机阶段,等离子体温度密度都不太高,但电流很大,洛伦兹力压强很强,等离子体将会向心压缩。随着体积的大幅缩小,等离子体的温度和密度迅速升高,很快就可以聚变了。 Z-Pinch的致命缺点在于:如果等离子体在中段出现些微扰动,截面积变小,通过的电流增强,洛伦兹力加强,进一步压缩等离子体。到最后,等离子体会被电流拦腰切断——如果高密度的聚变反应正在进行,你的反应堆很快就会变成超大号无污染清洁超级无敌回旋闪电炸弹。除了这种pinch,还有环形pinch,主要区别在于电流由环形等离子体承载。当然,它们都很难承载住稳定的等离子体。 (3)托卡马克 依靠等离子体电流自身产生的环形磁场稳定地约束等离子体很难,有人就想把螺线管弯曲成一个圈。电流带动带电粒子在环形轨道里无限运动,听起来挺好的。不过,离心力可能会导致“磁场曲率漂移”,带电粒子一边围绕磁力线回旋,一边沿磁力线运动,而我们的头号反派离心力就会施加一个垂直于轨道的力(具体请百度)。 总而言之,会产生破坏粒子约束的漂移运动。 托卡马克通过让线圈磁体也带电,产生修正带电粒子偏转的力,大幅度提升了使用性能。如果我没记错,ITER就是这种。 (4)仿星器 通过把环形线圈再加上一个结,变成8字型,带电粒子经过两个圆弧的相交段时,由于磁力线的曲率和梯度方向相对容器发生了反转,向外的力就被抵消了。这玩意很好,就是有一个问题:怎么支撑?(可以去搜索W7-X仿星器的图片,自己想一下怎么样才能支撑这么个东西) 未完待续……
曲率引擎的原理? 鉴于楼主刚刚被《卫报》和NASA忽悠过,我现在是不信任何采访了所以楼主打算自己写 参考资料: “关于先进推进物理学的研究”:http://tieba.baidu.com/mo/q/checkurl?url=https%3A%2F%2Fntrs.nasa.gov%2Fapi%2Fcitations%2F20110023492%2Fdownloads%2F20110023492.pdf+&urlrefer=a94b222b93d1be768e30224867c6aa47 "曲速物理“:http://tieba.baidu.com/mo/q/checkurl?url=https%3A%2F%2Fntrs.nasa.gov%2Fapi%2Fcitations%2F20140000851%2Fdownloads%2F20140000851.pdf+&urlrefer=a191af93c952ddd92df4d47847761866 "Harold G White的曲速物理基础“:http://tieba.baidu.com/mo/q/checkurl?url=https%3A%2F%2Fntrs.nasa.gov%2Fapi%2Fcitations%2F20110015936%2Fdownloads%2F20110015936.pdf+&urlrefer=52dd7547a29e5dcfbdc30ced695ae0d5 (你别说,怀特同志的人品虽然有很大问题,物理水平还是有点的。从他的曲速论文里就可以看出来) 常规的航天器,例如三体第一舰队,通过排气来进行加速。如果要通过这种推进方式在较短时间内接近光速,其加速度对于人类乘客来说,根本无法承受。原文中为了缓解加速带来的影响,甚至需要用“深海加速液”保护船员,否则船员只能压成红宝石。 通过排气工作,排汽速度低于0.14c的航天器通常遵循火箭方程:对于排气速度或速度会产生相对论效应的航天器则遵循阿克莱方程:在方程中,Δv(或v)代表总共速度增量。打个比方,这枚火箭可以把我的速度从0加速到10km/s,那么就说这枚火箭的Δv是10km/s。 稍微有数学基础便可看出,燃料和Δv的增加关系是指数级别的,并最终会产生极低的效益。 就算仅仅是为了满足对星辰大海的向往,我们也急需一款能打破光速限制的引擎。于是,这种能通过对空间进行弯折和扭曲操作而实现亚光速或超光速飞行的曲速引擎,便成了科幻作品中的基础设定之一。 当然,科幻与玄幻之间最大的区别,就是前者有一定的科学基础,曲率引擎也是如此。 事实上,超光速的事物就在你我身边。大爆炸之初,宇宙的膨胀速度可能至少超过了光速的10^7倍。(粗略估算) 爱因斯坦说过有质量的东西不能超光速,没说空间不能。在墨西哥物理学家米给尔·阿库别瑞发布的论文中,他使飞船前的空间收缩,后面的空间膨胀,从而像波浪一样推动飞行器前进。理论上来说,空间的移动不受光速限制。 几十年来物理学家一直在研究这种看上去像是无稽之谈的技术,它对“负能量”的需求一度让它看上去不太可能实现。对于超光速曲速引擎的问题,我之前曾经发过,这里就不再多说了。 直到最近,一篇发表在《经典和量子引力》上的论文改变了这一局面:他们提出,可以在牺牲“超光速”这一特性后,换来完全不产生负能量密度的的曲速引擎。(第二篇pdf,里面引用的是米给尔·阿库别瑞在1994年发布的论文《曲速引擎:广义相对论内的超光速航行》(The warp drive: hyper-fast travel within general relativity)中提到的公式度量。) (事实上,曲速引擎的本质是广义相对论对空间扭曲的一种解,所以应该用“度量”形容。) 两个平行板之间产生的卡西米尔效应(Casimir effect)可以满足阿库别瑞引擎的负能量需求。这种效应是在真空中,两块相距很近的板之间会因为零点真空能的涨落产生一定的引力,这个过程中的真空能涨落,的确可能导致负能量密度的出现。(我还因为这个被怀特大忽悠骗过) 但要满足阿库别瑞度量的要求,还必须将曲速泡的尺度控制在普朗克尺度的量级上。普朗克尺度是极小的尺度,在这个大小上,物理规律甚至可能会出现变化。 此外,根据曲率引擎所需的能量密度公式,与曲速泡尺度相关的Rs项处于分子上,旁边的导数也直接受到曲速泡尺度的影响,在曲速泡变小时急剧增大。最终这个曲速泡要求的能量足以和整个宇宙所含能量比肩——更何况,还是负能量。 尽管Van Den Broeck等人在进行修改后,它还是需要好几个太阳质量的负能量。超光速遥遥无期…… 但是! 在近日Alexey Bobrick发表的论文中,他们介绍了一种新的曲速引擎度量。在这个模型中中会像以前一样遇到负能量的问题,但没有之前那样严重,而此时很巨大的引力场就能避免这样的问题。根据他们的说法,仅需要将相当于一颗行星的质量可控地压缩到米级,就能有效利用其引力效应,避免对负能量密度的需求。 这一切当然都是有代价的,他们构建的轴对称曲速度量只有在亚光速(小于1c)限制下才能避免负能量密度的限制。本质上,新的曲速引擎仅仅是给以前的阿库别瑞度量打了一个引力的补丁,同时还不能超光速。不过也正是因为完全亚光速,超光速从理论上带给我们的种种麻烦也都一并消除了。 当然,目前人类还没有任何实现这种技术的可能,但至少,这个模型中对引力场的需求还不算过分离谱。将行星级质量压缩到飞船大小米级,这样的密度其实在宇宙中也算不上离谱——黑洞,中子星比比皆是。 轴对称曲速引擎即使不能超光速,其无需燃料和加速度几乎瞬时的能力也远超了所有的现有引擎。说不定哪天,我们能够从真空中找到负能量,从而实现真正的超光速航行。 那还是很远之后的事了……
超光速离我们真的很远吗? (注:我并不是很了解广义相对论,所以以下内容我无法证实。当然,NASA发的应该没错……) 有些8u可能看到这个标题就要红温了,但是你先别急 先说结论: 曲速泡是存在的,我们很可能(注意,是很可能)已经找到了一个。(2021) 参考资料: NASA鹰工坊实验室(林顿约翰逊太空中心高级推进物理学实验室) “关于先进推进物理学的研究”:http://tieba.baidu.com/mo/q/checkurl?url=https%3A%2F%2Fntrs.nasa.gov%2Fapi%2Fcitations%2F20110023492%2Fdownloads%2F20110023492.pdf&urlrefer=20833c1d356d5358c711f70f926200ca "曲速物理“:http://tieba.baidu.com/mo/q/checkurl?url=https%3A%2F%2Fntrs.nasa.gov%2Fapi%2Fcitations%2F20140000851%2Fdownloads%2F20140000851.pdf&urlrefer=619d2564b19c1c5070cfdc863f8abafe "Harold G White的曲速物理基础“:http://tieba.baidu.com/mo/q/checkurl?url=https%3A%2F%2Fntrs.nasa.gov%2Fapi%2Fcitations%2F20110015936%2Fdownloads%2F20110015936.pdf&urlrefer=f0f2a6e2cf91a0cc9aada26db2d8a076 The debrief《汇报》 ”对Sonny·White的采访”:http://tieba.baidu.com/mo/q/checkurl?url=https%3A%2F%2Fthedebrief.org%2Fdarpa-funded-researchers-accidentally-create-the-worlds-first-warp-bubble%2F&urlrefer=f65eea1a9abfb35aa68d62760cc70fc6(可能是已知唯一一个曲速泡的照片) 曲速引擎的先驱和前美国宇航局曲速引擎专家 Harold G “Sonny” White(简称怀特)博士报告称,他发现了真实存在的“曲速泡”。怀特说,无限空间研究所(LSI)团队取得的这一突破性进展为试图超光速的人们提供了新的起点。 怀特表示:”我们对定制卡西米尔腔的详细数值分析帮助我们确定了一种真实且可制造的纳米/微结构,该结构预计会产生负真空能量密度,从而产生真实的纳米级翘曲气泡。”换句话说,曲速泡结构在这些特定条件下显现。怀特提醒说,这并不意味着我们即将建造一个功能齐全的曲速引擎,因为还需要做更多的科学研究。 他告诉《汇报》:“明确地说,我们的发现不是曲速泡的模拟,而是一个真实的、虽然微小但很不起眼的曲速泡,因此具有重要意义。” 曲速引擎从何而来: 事实上,超光速的事物就创造了你我。大爆炸的10^-36到10^-32秒之间,两个相聚10^-2米的点在经过这段时间后相聚10^25米之遥。 今天,物理学家研究的曲速引擎,也都和《星际迷航》中的曲速引擎颇为相似。用扭曲的时空将飞船包裹起来,而扭曲时空的内部是乘客区域,外部是正常空间,都是平直时空。可以说,它就是一个“曲速泡”。前方空间收缩,后方空间膨胀,带动飞船所在空间向前运动。因为运动的是空间本身,所以可以无视广义相对论中光速限制,实现超光速。这一切都来自一个叫阿库别瑞的人。 1994年,墨西哥数学家米格尔·阿库别瑞(Miguel Alcubierre)提出了超光速引擎的第一个数学有效解决方案。更具体地说,他概述了一种航天器推进系统,该系统以前仅在科幻小说中设想,可以以超过光速的速度穿越宇宙,而不违反目前公认的物理定律。当然,当时的人们都以为他在胡扯。 这并不是毫无根据的:要满足阿库别瑞引擎的要求,还必须将曲速泡的尺度控制在普朗克尺度的量级上。普朗克尺度是极小的尺度,根据曲率引擎所需的能量密度公式,与曲速泡尺度相关的Rs项处于分子上,旁边的导数也直接受到曲速泡尺度的影响,在曲速泡变小时急剧增大。最后,需要的负能量和太阳总质量差不多。(观察下面的能量密度公式,结果一定为负。该公式来源于阿库别瑞在1994年发表的名为《曲速引擎:广义相对论内的超光速航行》(The warp drive: hyper-fast travel within general relativity)的论文,但是我没找到) 十多年后,这一理论发生了重大转变,当时美国宇航局雇用的曲速引擎专家、备受推崇的鹰工坊实验室创始人怀特博士重新修改了阿库别瑞的原始度量标准,并将其转化为规范形式。这种设计上的变化大大减少了原始概念中的负能量需求,似乎为研究人员和科幻小说爱好者提供了一线希望:现实世界的曲速引擎有朝一日可能成为现实。当然,曲速引擎的理论先后有范登·布罗克(Van Den Broeck)纳塔里奥(Jose Natario)等一众物理学家添砖加瓦。不过,就像阿库别瑞和怀特之前一样,这些曲速概念本质上仍然只是理论。(而且他们还是需要负能量) 直到现在,事情出现了一丝转机 当怀特博士开始他最近由DARPA(国防高级研究计划局)资助的定制卡西米尔腔研究时,他肯定没有想到会偶然发现这一潜在的历史性发现,尤其是支持一个经常定义他的公众形象的理论概念。 卡西米尔效应 如果施加一个力,物体在力的反方向减速运动,那么这里面体现的就是负能量的作用。 这就是卡西米尔效应,它在1948年由荷兰物理学家发现。 如果把两块很大的导体板子面对面放在真空里,那么它们之间有一个微小的吸力。这个吸力实验上已经观测到了。 这个效应的根源是谐振子的零点能,就是说一个振子的最低能量不是0而是一个很小的正数。这是一个量子效应,经典的谐振子没有零点能。 两个板子之间可以容纳很多光子的模式,每个模式都是一个谐振子,每个谐振子都贡献一份零点能。如果板子距离增加,之间能容纳的模式数量也增加,所以总的零点能也增加。 退一步看,增加两个板子的距离,那么系统能量就增加,所以两个板子之间有吸力。数值与距离的4次方成反比,而引力和距离的平方成反比,所以这种吸引力不是引力造成的。 当两块中性金属片距离遥远时,能量为零。 当它们彼此靠近,我们能从中吸取能量,其时金属板的能量即为负值。 虽然楼主不懂量子力学,但是也能看出来一件事: 卡西米尔效应会产生负能量。(虽然极其微小) 怀特在2021年8月美国航空航天学会(AIAA)推进能源论坛上解释说:“我们为DARPA国防科学办公室做的一些工作是对一些定制的卡西米尔腔几何结构的研究。”“在做这项工作的过程中,我们偶然发现了一个意外发现。” 至少,以前从未有人把卡西米尔效应在工程上和曲速引擎联系起来,通常都是纸面上和物理上的。但是,怀特说,这是他和他的LSI团队充满激情的工作,DARPA认为它具有多种可能的应用。 怀特在AIAA会议上说:“我认为这是一个很好的例子,有时候你做某件事是有原因的,但你却发现了意想不到的其他东西。”因此,至少在这个特殊案例中,时机似乎确实是一切。 “在对DARPA资助的项目进行分析,以评估动态真空模型预测的卡西米尔腔中存在的能量密度可能结构时,”发表在同行评议的《欧洲物理杂志》上的实际发现写道,“发现了一种微/纳尺度结构,该结构预测的负能量密度分布与阿库别瑞度量的要求非常匹配。” 或者更简单地说,正如怀特最近在给《汇报》的一封电子邮件中所说的那样,“据我所知,这是同行评议文献中第一篇提出可实现的纳米结构的论文,该结构预计将显现出真实的、虽然很不起眼的翘曲气泡。” 怀特说,这一偶然的发现不仅证实了翘曲气泡的“环形”结构和负能量方面的预测,而且为他和其他研究人员在试图设计并最终建造现实翘曲航天器时提供了潜在的途径:“我们可以向社会提出一种潜在的结构,这种结构可以产生负真空能量密度分布,这与阿库别瑞引擎描述的所需能量密度非常相似。”(LSI提供的卡西米尔腔设计图) 为了进一步评估他的开创性成果并推进研究,怀特和他的团队提出了一种可测试的纳米级“曲速飞船”的设计方案。他在AIAA的演讲中说:“具体来说,我们分析了一个由直径1微米的球体组成的模型,该球体位于直径4微米的圆柱体的中心,以显示与阿库别瑞曲速引擎度量要求密切相关的三维卡西米尔能量密度。” 他补充说:“这种定性相关性表明,可以探索芯片级大小的实验,尝试测量微小的特征,以说明是否存在推测的现象:一个真实的、虽然微小的翘曲气泡。” “这是我们可以向社区提出的潜在结构,人们可以建造这种结构,从而产生负真空能量密度分布,这与阿尔库别雷空间翘曲所需的能量密度非常相似。” 最后,特别是考虑到这一发现的规模及其潜在影响,他相信他的迷你曲速飞船的设计和测试只是一个时间问题,他认为这是一个里程碑,将缓慢但肯定地推动整个过程朝着具有曲速能力的航天器的最终目标前进。 “现在讨论某种类型的实际飞行实验还为时过早。在我看来,在转向更大的飞行器之前,第一步是探索纳米/微米尺度的基本科学。” 离超光速可能已经不远了……个人来讲,我希望这是真的。 怎么测量是否产生了曲速泡? 鹰工坊的研究人员提议使用激光:将一束激光射入分光器,产生两光线。一束以正常速度接触到一侧的反射镜后返回,另一侧通过另一侧的反射镜后返回,但途中安装一个曲速泡。两者最终汇聚到一个显示屏上。如果在应可检测的分裂光束之间产生相对相移,那么就代表着曲速泡将其中的一束光线加速。这可能使一束光线光速产生1/10^7的扰动。(http://tieba.baidu.com/mo/q/checkurl?url=https%3A%2F%2Fntrs.nasa.gov%2Fapi%2Fcitations%2F20140000851%2Fdownloads%2F20140000851.pdf&urlrefer=619d2564b19c1c5070cfdc863f8abafe 第七页。关于”多少负能量“和”平坦区域多大的半径“等问题的图表可以在这里找到。) (研究人员估计,使用环形容器驻藏的500千克负物质可以使10米直径的曲速泡加速到约10倍光速。相关研究仍在进行。)
基于现实物理的星系级武器 前排:鼠鼠在宇宙战争吧发过了,引个流先tieba.baidu.com/p/8728387377如题,前两天Kurzgesagt发了一个新视频,他还是属于我比较喜欢的科普视频制作团队,每一期我都看 这次出场的东西数值有些离谱,很多人都有质疑。所以引起了鼠鼠的好奇心 我翻了一下他们的计算文档,自己在原视频的三种武器上又依据现实物理学添加了一种可能的设计。 具体内容: 1,尼科尔-戴森光束 使用类似于戴森球的原理,使用围绕恒星的巨大反射镜将太阳百分之3到5聚焦为一束激光。根据估算,若使用G型恒星,该激光的输出功率为9*10^25瓦,也就约为一万万亿瓦。这大概相当于每秒钟有一千万亿吨tnt在行星表面爆炸。 如果使用更加明亮的A型或O型恒星,输出功率将增加数百倍不止 2,彭罗斯镜 虚空中产生正粒子与反粒子。它们在极其短的时间内出现,然后互相湮灭。 在黑洞的边界处,反粒子来不及和正粒子湮灭就被吸入黑洞,并与黑洞湮灭。而正粒子获得了反粒子的动能并逃逸。这使得黑洞释放出大量射线。 黑洞的引力弯曲了时间和空间,这使得它在周围一定范围内存在一定的能场。通过能场的任何东西都将获得黑洞的一些角动量作为能量。 通过建造围绕黑洞的大型镜面,黑洞蒸发时释放的射线将通过能场增加能量,并在建造的镜面间反弹,加速黑洞蒸发。在黑洞蒸发的最后时刻,它的全部质量将转化为能量,并引起巨大爆炸。据估算,一个3太阳质量的小型黑洞蒸发时释放5.4*10^41焦耳的能量。这大概相当于一亿亿亿吨的tnt所蕴含的能量 3,相对导弹 反物质与正物质湮灭时将其全部质量转化为大量射线,其中γ辐射和等离子体占多数。这使得以反物质为基础制造的火箭引擎排气速度可以达到惊人的%97光速。 鉴于反物质湮灭时释放出等离子体和γ射线,通过磁场偏转的等离子体可以有效发生推力。据计算,由此引擎驱动的导弹速度在达到不合理的大小前,最快可以将300kg的弹头达到光速的99.9999996%。在这个速度上,相对论会效应将使导弹的动能增加。 这枚导弹的威力将和灭绝恐龙的小行星相当 4,超电子束 电子束可以产生类似于核辐射的作用,而加速器可以产生电子束。现实生活中人类使用电子束为食物表面消毒。 电子束会很快消散,因为电子带负电,因此它们在一定时间后会互相排斥。 通过总长超过数万公里的巨大加速器,电子束将被加速和光速仅相差数毫米每秒的速度。 在此速度上,相对论效应如此之大,以至于以电子束为参考系,电子束的时间过了一秒钟,外界的时间就过了快一千万年。这使得电子之间的排斥速度减缓,从而让它们在击中目标前不会发散。 电子束的作用类似于强力辐射,它将破坏任何有机大分子的结构,导致大分子开始解体。任何生命都无法在如此大剂量的辐射下幸存,但普通元素如铁依旧得以保存 计算过程: 尼科尔戴森光束的计算过程:S=光斑大小,w=波长(此处取绿光),A=光圈孔径,S=地球大小 带入,得到L约为2*10^22米,也就是210万光年的射程。 鉴于激光能量几乎不会发散,输出功率也就是9×10^25W 当然,我不知道要怎么瞄准这坨激光 相对导弹的计算过程:(在另一个帖里发过) 假设弹头加全部的冷却系统重3000吨(原先估计是300,后来觉得太少了),用阿克莱公式算带入,G=(300*5.0*10^8)^15开29次方,也就是大约94752024.4755吨的正反物质作为推进剂 假设转换能量为反物质的效率为50%,他们能提取百分之1的K型恒星能量(3.9×10^24W) 制造这么多吨反物质需要2*17.4*10^27焦的能量。这相当于大约34800秒钟的恒星输出 看起来是最实际的一个了,只要往大概的方向发射即可,路中自己修正应该不难 相对论电子束的计算过程: 用洛伦兹因子方程可以计算出粒子在相对论级别下运动的速度。也就是B=(1-1/(Y^2))^2 b是粒子速度占光速的因数。举个例子,如果B=0.9,说明粒子在以0.9c运动 y是相对论伽马。相对论伽马通过粒子能量除以静止质量代表的能量得出。在此取1.95*10^14 为了把人轰碎,我们需要能量为10^20eV的电子(wolfram直接给我省略成1了) 粒子速度为99.9……8(28个9和1个8)%c 在这个速度上,相对论效应使得粒子束的时间过了一秒,外界就过了五百万年。 下一代LPWA加速器可以做到40Mev/米,这意味着我们需要十万千米长的加速器。 彭罗斯镜的计算过程: 没什么好说的,e=mc^2
星系规模的战争所使用的超级武器与kurz 如题,前两天Kurzgesagt发了一个新视频,他还是属于我比较喜欢的科普视频制作团队,每一期我都看 这次出场的东西数值有些离谱,很多人都有质疑。所以引起了鼠鼠的好奇心 我翻了一下他们的计算文档,自己也略微估算了些尼科尔戴森光束的计算过程:S=光斑大小,w=波长(此处取绿光),A=光圈孔径,S=地球大小 带入,得到L约为2*10^22米,也就是210万光年 当然,我不知道要怎么瞄准这坨激光 相对导弹的计算过程:(在另一个帖里发过) 假设弹头加全部的冷却系统重300吨,用阿克莱公式算带入,G=(300*5.0*10^8)^15开29次方,也就是大约9475202.44755吨的正反物质作为推进剂 假设蝎星人转换能量为反物质的效率为50%,他们能提取百分之1的K型恒星能量(9×10^25W) 制造这么多吨反物质需要2*17.4*10^26焦的能量。这只相当于大约40秒钟的恒星输出 看起来是最实际的一个了,只要往大概的方向发射即可,路中自己修正应该不难 电子束的计算过程: 用洛伦兹因子方程可以计算出粒子在相对论级别下运动的速度。也就是B=(1-1/(Y^2))^2 b是粒子速度占光速的因数。举个例子,如果B=9,说明粒子在以0.9c运动 y是相对论伽马。相对论伽马通过粒子能量除以静止质量代表的能量得出。在此取1.95*10^14 为了把人轰碎,我们需要能量为10^20eV的电子。(wolfram直接给我省略成1了) 粒子速度为99.9……8(28个9和1个8)%c 下一代LPWA加速器可以做到40Mev/米,这意味着我们需要十万千米长的加速器
1 下一页