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如何建造死亡之星

月球大小,武器化的空间站,死亡之星,在“流氓一号:星球大战的故事”中被看到。(?版权所有2016卢卡斯电影有限公司。保留所有权利。)

这篇文章最初是在对话中发表的。这篇文章贡献给了Live Science的专家之声:Op Ed&Insights。

我非常兴奋关于看流氓一:一个星球大战的故事,它讲述了在原始星球大战的开场爬行总结的故事。这是一个故事,讲的是叛军如何把计划偷走给最初的“死亡之星”——一个只有一个小卫星大小的空间站,它的武器威力足以摧毁一颗行星。

如果我们能掌握这些计划,我们能不能建造一个类似的堡垒?我决定试着找出死亡之星如何工作的一些方面。在《星球大战》的传说中,直径120公里(75英里)的空间站是由四边形钢(一种虚构的金属合金)制成的,由包括军官、冲锋队和领航员在内的2米帝国人员组成。

在现实世界中有可能吗?我们不要担心需要大量的原材料。例如,以目前的钢铁产量计算,要想获得足够的产量,需要182倍于当前宇宙年龄的时间。在概念上,我更关心的是如何为如此巨大的战斗站提供动力,以及如何为船上的每个人产生重力。事实证明,我们的传统技术可能无法切断它。

国际空间站每立方米空间站需要大约0.75瓦的功率。它们由八个太阳能电池板提供,长112英尺(34米),宽39英尺(12米)。即使我们有100%高效的太阳能电池板覆盖更大的死星,我们仍然是国际空间站每单位体积所需功率的45倍。更不用说,如果我们把空间站离太阳更远的话,它的能量会大大减少。

你可能会认为我们可以从2001年的科幻经典作品《太空漫游》中吸取重力方面的教训,只需旋转死星,通过离心力产生人造重力。要复制地球上的重力(9.81米/秒平方或1克),空间站只需要每3.5分钟旋转一次,这听起来并不太荒谬。

,但2001年空间站呈环形是有原因的。离心力与圆路径的半径成正比。当你向空间站的中心或两极移动时,这个半径减小意味着人造重力将开始消失。如果引力真的是这样产生的,它就对死星的球形设计提出了质疑。

“Dyson-sphere”

也许这条线索一直都在它的名字里。如果死星的中心是人造星呢?那肯定能解决重力问题吗?这使得这个空间站有点像戴森球体,就像技术上的巨型结构物理学家弗里曼戴森想象的那样,先进的文明可能能够建立起来,利用来自它们恒星的所有能量。然而,硬壳类Dyson球在重力作用下通常会遇到巨大应力的问题。即使球体没有被撕裂,只要一个小小的推力就足以使它撞向它的恒星。

,但戴森球体通常被认为是地球绕太阳轨道的大小。对于一颗小得多的死星来说,戴森球的大部分问题都消失了。直径13.2公里的反应堆核心只需要比我们的月球少370倍的质量。事实证明,在这种情况下,钢和钛几乎会失效,例如神奇的材料石墨烯可以很容易地承受所涉及的引力。

,我们实际上不需要一颗真正的恒星核电站——未来的核聚变技术可以很容易地提供足够的能量。虽然目前我们在聚变实验中投入的能量往往比投入的要多,但许多等离子体物理学家认为关键是要变得更大并希望ITER实验能扭转这方面的局面,该实验将是奥运会游泳池容积的三分之一。如果成功的话,我们可以预期死亡之星的能量将是全人类消耗能量的200万倍。我们的死星反应堆内部的压力是巨大的。人造恒星自身的引力不足以容纳聚变等离子体,所以我们需要一些额外的东西。正如我们从光剑的思考中学到的,磁场可以提供解决方案。唯一的障碍是我们需要一些宇宙中最强的磁场——比我们在地球上创造的磁场大100万倍,并且可以与磁星相媲美——磁星是一种具有极强磁场的中子星。

似乎回到了画板上,除非我能搞到这些计划……

马丁·阿彻,伦敦玛丽女王大学空间等离子体物理学家

这篇文章最初是在对话中发表的。阅读原文。“

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