反物质飞船

外星之旅

《阿凡达》描述：为准备赶赴半人马座阿尔法星的星际之旅，人类建造了长近1英里(约合1.6公里)的太空飞船，太空飞船使用混合反物质聚合发动机。这些飞船的航行速度大概相当于光速的十分之七，即每小时6.7亿英里(约合每小时11亿公里)，然而，即便是照此速度航行，赶赴距离地球最近的星球也需要大约六年时间。

科学事实：作为一种用于推进的能源，你无法阻止物质和反物质粒子接触，彼此湮灭。从事先进推进系统研究的美宇航局科学家乔治-施密特(George Schmidt)表示：“这是我们所知最强大的能量反应。”施密特现任美国俄亥俄州研究与技术委员会副主任。物质与反物质湮灭释放的能量可以直接用作推进剂，从火箭后部的喷嘴中喷射出来，或者反物质可以在其他物质中诱发裂变(原子分裂)或聚变反应(原子合并)，生成数量少但却强大的推力。

然而，地球距半人马座阿尔法星有26万亿英里之遥，获取这种星际之旅所需要的足够反物质以及长期保存这种挥发性燃料，一方面耗资巨大，另一方面技术难度大。首先，生成反物质就不是一项轻松的工作：瑞士日内瓦欧洲核子研究中心和美国芝加哥费米实验室的粒子加速器迄今仅仅造出十几毫微克的反物质，当然，值得一提的是，这些设施不是用来大量生成反物质的。

施密特称，按照现在的标准，每造出1毫微克的反物质，投入高达600亿美元，虽然造价数十亿美元的专门设施能以每毫微克600万美元的成本制造反粒子。施密特说：“令我高兴的是，《阿凡达》电影制作者提出以混合核进程作为能量来源。相比纯粹的反物质火箭，这种概念需要的反物质数量更少。”不过施密特同时指出，混合反物质聚变发动机不可能产生所需达到光速十分之七的推力。

反物质储存是另一个严峻挑战。电磁场通过令暗物质远离所谓“彭宁离子阱”(Penning trap)的内壁，可以在里面储存暗物质。据美国宾夕法尼亚州立大学物理学荣誉教授杰拉尔德-史密斯介绍，这一过程仅持续几个月时间，随后反物质会与彭宁离子阱“等候区”的迷失物质粒子相接触，无法产生完美的没有物质的真空。史密斯教授是总部设在圣达菲的正电子研究(Positronics Research)公司创始人，该公司正在研究反物质的应用。

据史密斯介绍，在从地球往返半人马座阿尔法星的为期数年的星际旅行中，如果有效载荷数量相当大，则总共需要数千吨反物质，这显然会是一个严重障碍。即便上述问题全都得到解决，那么在前往半人马座阿尔法星时还会面临如何令宇宙飞船减速的问题。施密特说，宇宙飞船在摇摆着穿越半人马座阿尔法星的重力势阱时，只能采用某种反向“弹弓效应”(slingshot effect)帮助减速。