關於三體里恆星際飛船推力和能量、燃料消耗的初步計算，歡迎指正

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1.已知情況

以自然選擇號為例，已知速度15%光速，加速度120G，體積相當於3艘21世紀的大型航母，而美國最大最新的福特級核航母滿載排水量100,000噸，根據阿基米德定律，漂浮物體所排開水的重量相當於物體自身重量。並且假設恆星際飛船的密度跟航母相近（除非有人能給我更準確更可靠的數據），那滿載質量大約為30萬噸。由於採用的是無工質輻射推進聚變引擎驅動，用的是光子的動量。那已知1AU（地球軌道）距離下1平米的光壓推力相當於9.08微牛頓。而1AU距離下太陽光的強度為1平米/1.361千瓦。這樣就能計算出輻射推進的效率了，初步計算結果為1千瓦/6.67微牛頓（0.68微克力）或者說相當於每牛頓需要149,925千瓦的能量。而1千克氘聚變釋放的能量相當於24,612,000千瓦時。那這樣就能開始計算分析了，注意以下計算不考慮能量本身轉換中的損耗以及相對論效應等問題以簡化計算。

2.推力和加速所需時間

自然選擇號速度為15%光速=45,000,000米/秒，考慮到抵達目的地需要減速以及額外機動的需要，那乘以2.5得出飛船必須的總速度增量為112,500,000米/秒。120G加速度X9.81=1176.84米/秒。由此得出在1176.84米/秒的加速度下達到112,500,000米/秒的速度增量需要95,595秒=約26.55小時，現在知道飛船引擎所需工作時間了，下面計算一下能量需求。

3.引擎功率

前面的計算得出輻射推進的效率為1千瓦/6.67微牛頓（0.68微克力）或者說相當於每牛頓需要149,925千瓦的能量。30萬噸以120G加速需要36,000,000噸推力也就是353,039,400,000牛頓力。乘以前面計算出的輻射推進效率149,925千瓦/牛頓力，得出用無工質輻射引擎以120G加速度推進質量30萬噸的自然選擇號需要52,929,432,045,000,000千瓦的能量，作為對比三峽大壩總發電功率為22,500,000千瓦，那自然選擇號的引擎功率相當=於235,241,920座三峽大壩的發電功率。

4.燃料消耗計算

前面的計算分別得出飛船總的引擎工作時間和引擎功率，而自然選擇號是核聚變動力，那樣的話就能計算燃料消耗了。引擎總工作時間為95,595秒或者說26.55小時，把總工作時間乘以引擎功率52,929,432,045,000,000千瓦得出總共需要1,405,276,420,794,750,000千瓦時的能量。而已知1千克氘核聚變釋放的能量為24,612,000千瓦時，把前面算出的總能量消耗1,405,276,420,794,750,000千瓦時除以氘的能量熱值得出總共需要57,097,205,460.5千克（5709.72萬噸）氘。也就是說需要的核聚變燃料質量比飛船滿載質量還大190.32倍！！！

有人可能會問為什麼以氘為基礎，因為氘在地球上豐富，也是目前研究最多的核聚變燃料，出於嚴謹起見就以氘為基準去推算。同時不考慮無法產生推力的伽瑪射線和中子等對能量效率的損失，已經算很給面子了。

5.引擎質量推測

已知著名的LM2500+燃氣輪機功率比為1.31千瓦/千克，那假設核聚變能量巨大加上各種超級黑科技加成，使得自然選擇號上的反應堆比功率達到難以想像的100,000千瓦/千克。那結合前面得出的引擎功率52,929,432,045,000,000千瓦，那自然選擇號的反應堆質量為52,929,432,045千克(5,292.9萬噸)，是飛船滿載質量的176.43倍！！！這還是不考慮對X射線、伽瑪射線、高能中子等危險電離輻射的屏蔽以及定向反射所有光子向後發射所需的巨大的耐高溫反射鏡和120G加速度下所需的加固措施質量。

6.總結

經過計算證明所謂的無工質驅動飛船實際所需燃料和引擎質量都遠超飛船自身滿載質量。如果把那些質量再考慮，那所需推力和相應的能量、燃料消耗同樣水漲船高，即使不考慮能量損耗外加各種黑科技加成依舊遠不切實際，毫無科學性。至於核聚變本身產生高溫高速廢物噴出去當工質產生推力，用非要用光子的動量來搞無工質輻射推進的不合邏輯行為我就不想再評論了。有的人可能說噴廢氣也算無工質輻射推進，因為核聚變產生那些輻射有推力，那現在的化學火箭引擎工作同樣也會產生紅外、可見光、紫外線等光子組成的輻射，那化學火箭也是無工質輻射推進了？

最後歡迎拿有說服力的乾貨來指正我計算中可能出現的偏差疏漏，如果有人覺得我計算的不對，那歡迎拿出自己的結果和演算法用事實和邏輯來說話，而不是毫無意義的責罵來盲目的為反對而反對，這隻能給人一種愚蠢的信仰不敢直面事實的感覺。我只是想探討思考科幻和現實的距離。

有人問這是不是證明核聚變無法實現恆星際飛行？答案是否定的，問題的本質上輻射驅動極大的浪費了核聚變本身的能量。關於核聚變亞光速恆星際飛行請搜索 代達羅斯計劃 ，是英國提出的核聚變動力亞光速恆星際探測飛船方案，很著名。

有人覺得噴α粒子、中子等也是無工質輻射推進，因為那些算電離輻射。然而這樣就亂了，α粒子是氦核，確切的說是氦離子，是有質量的，中子同樣是有質量的。靠噴出那些有質量粒子物質推進算啥無工質輻射推進啊？？！！那以後如果出了什麼魔改型超高比沖離子推進器，把推進劑電離然後加速到極高的速度，那也是無工質輻射推進了？注意宇宙射線算輻射，然而宇宙射線里有氫核、氦核還有其他重元素離子，無非是速度很快而已。那按照某些人的標準，只要離子推進器的噴氣速度足夠高，就神奇的從有工質反作用力推進變成無工質輻射推進了。也許應該把這理論起名為劉慈欣第一定律。

有人玩文字遊戲，說光子是物質。眾所周知，光子靜止質量為0，也無法構成真正的物質。而中子、質子（氫核）、Alpha粒子（氦核）都是有靜止質量能構成真正物質。

有人可能會問那要實現真正的無工質推進需要什麼？現實中太陽帆、激光帆、微波帆就是真正實用的無工質輻射推進。因為輻射能量源不在飛船上，所以無需攜帶超大功率反應堆和大量的燃料。就輕巧簡單。那太陽帆、激光帆、微波帆是不是只能單程？答案是否定的——對於太陽帆通過改變帆的反射角度可以改變推力方向實現減速，配以太陽引力本身作用理論上是能返回的（速度降低了離心力就低了，太陽的引力就會讓軌道降低，往太陽飛）。對於激光帆、微波帆更好辦，在目的地例如火星軌道上同樣建大功率激光、微波發射站就能讓激光帆、微波帆輕鬆跑返程。要增大飛船質量或者加速度，只需要增加帆面積和強度，同時提升激光、微波的發射功率。

那要實現小說里那種裝飛船上，不藉助外力的無工質輻射推進需要什麼技術？核聚變肯定不行，本文的計算也證明了一切。那反物質湮滅是否可以？正質子和反質子湮滅產生的不全是能量，還有大量的各種介子，介子是有質量的，所以正質子和反質子湮滅推進不算真正意義上的無工質輻射推進。不過正電子和負電子湮滅倒是完全變為光子，不過光子的能量太強了成伽馬射線，而目前沒有能反射、偏轉伽馬射線的材料，這意味著難以使用伽馬射線來推進。當然如果以後找到能有效反射伽馬射線的材料，把伽馬射線如同探照燈光束一樣定向照射，那反物質（正電子）推進是潛在可行的無工質輻射推進。不過加速度肯定不會那麼高，畢竟輻射推力低，而且大量極其危險伽馬射線也不是好玩的，需要充分防護。

那有沒有不產生大量危險的伽馬射線、而且強大有效的無工質輻射推進？這個大概只有永動機能辦到了——不消耗任何燃料、質量無限小、能量產出無限大、能量轉換效率100%。然而我們都知道永動機在物理上不可行。。。。。。

感謝wb yyy指出我疏忽了反射和發射的推力差別，實際的無工質輻射推進推力只有我上面算的一半：1千瓦/3.33微牛頓。這自然意味著實際所需功率、燃料等統統翻倍。