第二天，李水旺再次做新視訊《科幻引擎》：
多年來，在關於人類未來以及太空殖民的整體討論中，我們已經回顧了許多太空飛行器設計方案，有些討論較為深入，有些隻是一帶而過，還有一些則出現在很久以前的節目中，如今已淹冇在搜尋結果裡。我認為，今天我們可以在此基礎上，羅列各類先進太空飛行器推進方法。這些方法要麼已處於設計階段，要麼是廣為人知的理論，甚至是科幻作品中經常被嚴肅探討的概念。
我還想指出，幾乎所有這些想法都出自某人的智慧結晶，無論是科學家、科幻作家，還是兩者共同的創作。為簡潔起見，我們不會深入探討這些推進裝置及其設計者的背景和生平，即便有些裝置就是以設計者的名字命名的。這意味著，像馬庫斯・米利斯這樣的人，他提出了許多假想推進係統的拓展方案，如偏差推進器、直徑推進器、分離推進器、俯仰推進器等，卻未能獲得應有的讚譽。我隻能說，儘管本期節目篇幅已很長，但仍有諸多內容被省略。對於那些希望超越這些簡短條目、深入探索相關話題的人來說，還有許多令人驚嘆的科學知識、引人入勝的發展背景以及精彩的科幻作品等待他們去發掘。
阿爾庫比勒推進器
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阿爾庫比勒曲速推進器是曲速推進器的一個著名例子，它利用假想的負質量或負能量使太空飛行器前方的時空收縮、後方的時空膨脹。由於太空飛行器本身並未加速，這種推進方式不僅能實現高速飛行，還能像暗能量與哈勃膨脹那樣，突破光速的常規限製。
由於需要目前自然界中尚未發現的奇異物質，並且能實現超光速（FTL）飛行，該技術屬於 「克拉克科技」—— 即那些先進到與魔法無異的技術。目前，我們尚無明確且科學的方法來研發這種技術，而且它與感應環推進器非常相似，二者都是通過在太空飛行器周圍製造一個時空扭曲的氣泡來實現推進。
反物質消融光帆
由於反物質被認為難以製造和儲存，人們一直在思考各種與其他材料協同利用反物質的方法，反物質消融光帆便是其中之一。
該技術需要少量反氫 —— 對於小型太空飛行器而言，可能僅需幾克。通過將反氫緩慢釋放到一個前置的金屬板或碟形裝置（類似美杜莎推進器的結構）上，這個金屬板或碟形裝置由鈾 - 238 製成，尺寸可能僅幾米，從而能為相對較小的太空飛行器提供推進力。
反物質與鈾 - 238 發生反應時，會產生中子及其他次級產物，這些產物將以極高的速度離開光帆，為光帆每千克質量提供約幾兆瓦的功率。這類太空飛行器或許能夠從氣態巨行星等天然天體中收集所需的反物質。
反物質催化核聚變
數十年來，我們一直在探索人工核聚變技術，雖取得了不同程度的進展，但整體呈逐步改善的趨勢。其中，最具前景的方法之一便是反物質催化核聚變。
利用少量反物質，我們可以催化大量核聚變燃料發生聚變反應，釋放出的能量遠超過所消耗的少量反物質。而且，人們認為這一過程相對簡單，既可以用於驅動核聚變反應堆為離子推進器供能，也可以直接在太空飛行器後方引爆微型核聚變炸彈，從而構成一台高效的核聚變火箭。
遺憾的是，該技術需要少量反物質，而天然反物質極為稀少，人工製造和儲存反物質也極具挑戰性。倘若我們能夠掌握反物質的製造與儲存技術，但產量不足以支撐全反物質火箭，那麼反物質催化核聚變或許能讓太空飛行器後方形成一個核聚變火炬推進器，使太空飛行器達到極高的速度，甚至可能超過光速的 10%。
反物質火箭
反物質是具有與普通物質相反屬性的物質。當反物質粒子（如反質子或正電子，正電子也被稱為反電子）與對應的普通物質粒子（如質子或電子）相遇時，它們通常會轉化為攜帶這些粒子總質量能量的光子。
這種湮滅過程本身並不具有爆炸性，而且在自然界中十分常見。許多粒子在衰變過程中會釋放正電子，即便在人體內也是如此，這些正電子會迅速與電子發生相互湮滅。
但當反物質達到一定數量時，其能量釋放能力會讓核彈相形見絀。僅 1 千克反物質與 1 千克普通物質發生湮滅，釋放的能量就相當於一枚 43 兆噸當量的氫彈，堪比人類測試過的最大熱核裝置 ——「沙皇炸彈」，而 「沙皇炸彈」 的重量高達 2.7 萬噸，反物質的能量密度由此可見一斑。
反物質的另一大優勢在於，除了可能需要的磁約束裝置外，無需其他複雜硬體就能實現能量釋放。目前，製造和儲存反物質是其應用的兩大主要障礙。關於反物質製造的基本理論和技術，可觀看我們的 「反物質工廠」 節目。
假設我們能夠製造並儲存反物質，那麼將反物質與等量普通物質相結合，通過類似火箭噴管的裝置利用磁場進行噴射，就能形成一種排氣速度達到光速的光子火箭。
理論上，像 「瓦爾基裡」 這樣的反物質太空飛行器，速度有望達到光速的 92%。在這一速度下，太空飛行器上的船員每經歷不到 10 小時，地球上就會過去一天；太空飛行器上度過 40 年，地球上則會過去一個世紀。
因此，在已知科學理論框架下，反物質通常被認為是能量最強的火箭燃料。然而，由於反物質在自然界中極為稀有，且製造和儲存難度極大，人們常常會考慮更經濟的反物質利用方式，例如反物質消融光帆和反物質催化核聚變。
電弧噴射火箭
電弧噴射火箭（也稱為電弧噴射推進器）是一種電動太空飛行器推進方式，常用於小型太空飛行器，因其結構簡單、體積小巧。
電弧噴射火箭通過一對電極產生電弧（與傳統電弧焊槍產生的電弧類似），電弧會使推進劑汽化並將其向後推送。電弧與推進劑隨後會轉化為等離子體，繼續向後穿過推進器，並在陽極和陰極的作用下加速。
這是一種低推力、高效率的火箭型別 —— 在任意時刻產生的推力都非常小，但排氣速度極高。氨是電弧噴射火箭中常用的推進劑，其排氣速度通常為 9000 米 / 秒，是典型化學火箭的兩倍多。
與同類的電阻加熱噴氣發動機相比，電弧噴射火箭的效率通常更高，但兩者都存在耐用性和壽命方麵的問題，尤其是電極易受損。無電極設計（如脈衝感應推進器）正試圖解決這一問題。
偏差推進器
偏差推進器是 「克拉克科技」 發動機的一個例子，其工作原理並非扭曲時空，而是區域性改變宇宙的物理常數 —— 在這種情況下，是改變太空飛行器前後方的引力常數，使太空飛行器本質上 「落向」 目的地。
目前，我們尚無改變物理常數的方法。而且，即便偏差推進器能夠正常工作，太空飛行器中心也可能會產生奇點。不過，這類太空飛行器在從 A 點移動到 B 點的過程中無需消耗任何燃料，並且偏差推進器似乎能為製造發電和供能的永動機提供可能。
當然，也完全有可能，改變物理常數的技術仍然需要遵循能量和動量守恆等物理定律。
黑洞推進器
黑洞推進器是一類假想的太空飛行器推進方法，其應用範圍廣泛，既可以利用天然黑洞為太空飛行器加速和改變航向，也可以 「操控」 黑洞來移動整個恆星係統
其中最廣為人知的一種設計，是利用質量在亞百萬噸級的微型黑洞產生的霍金輻射來工作。其他方法還包括利用彭羅斯機製或類似原理，將物質注入黑洞（通常假設是質量超過百萬噸級的微型黑洞），在物質下落過程中，其 20% 至 40% 的質量能量會以輻射形式釋放出來，從而獲取能量。
通過這種方式從黑洞獲取能量，在技術層麵上並不複雜，本質上與其他核反應過程類似，都是吸收黑洞釋放出的高能光子。人們認為，可以利用磁場將這類黑洞與太空飛行器或空間站連線起來 —— 黑洞既能產生磁場，也會與磁場相互作用。
關於黑洞在太空飛行器中的其他用途，可觀看我們的《黑洞飛船》節目，其中還探討了將黑洞用作太空飛行器的動力源、為光子火箭供能、驅動巨型雷射推進光束（就像我們為雷射帆和推進中繼站設想的那樣），甚至將黑洞用於 「彈弓效應」，讓太空飛行器圍繞黑洞做圓周運動以達到高速等應用場景。
布塞曼衝壓發動機
布塞曼衝壓發動機的核心設計理念是：宇宙空間中充斥著大量電離氣體粒子（其中大部分是氫），這些粒子是現成的核聚變燃料。如果能夠利用磁場捕獲這些粒子並將其吸入太空飛行器，就能將其用作燃料。
之所以被稱為 「衝壓發動機」，是因為它與吸氣式衝壓發動機的工作原理有相似之處 —— 都是吸入介質（前者吸入星際氣體，後者吸入空氣），對其進行超高溫加熱後再從後方噴出。不過，在布塞曼衝壓發動機中，加熱氣體的能量來源於氣體自身的核聚變反應。
要引發這種核聚變，需要以相對論速度吸入星際氣體，並將其強力壓縮至太空飛行器的 「喉部」 區域，使氣體粒子在極高的速度、溫度和壓力下相互碰撞。
這種設計曾被認為有望為太空飛行器提供無限的能量來源 —— 太空飛行器在飛行過程中可以從太空中 「抓取」 燃料，就像船隻在柴油海上航行一樣。事實上，在一段時間內，人們曾設想利用它實現太空飛行器的持續加速，這一理念在科幻經典小說《牽引零點》以及引力偶極子推進器、雷射帆等其他推進係統的相關設想中都有體現。
然而，後續的數學計算表明，這種設計並不可行。實際上，一些觀點認為，該方法消耗的能量可能比反應釋放的能量還要多，最終會導致太空飛行器減速。頗具諷刺意味的是，這一特性使得該推進器在 「免費減速」 方麵頗具優勢：在旅程初期，可藉助雷射帆和中繼係統將太空飛行器加速到一定速度；抵達目的地時，再利用布塞曼衝壓發動機進行減速，同時為太空飛行器的其他功能供能。
此外，如果太空飛行器本身配備了正常執行的核聚變反應堆，且飛行速度不超過其常規排氣速度，那麼這種利用磁場捕獲電離粒子的技術是完全可行的，因此也適用於那些配備常規核聚變反應堆、計劃以光速的百分之幾的速度飛行的巨型太空飛行器，例如自由號深空採礦船、巡邏艦，或是需要維持軌道位置並補充燃料的巨型光束站（無論是雷射能量站還是物質束站）。
另外，如果在太空飛行器的 「喉部」 區域放置一個可補充物質的黑洞，將捕獲的物質注入黑洞，那麼太空飛行器的飛行速度將取決於該係統的有效排氣速度。否則，在捕獲物質後，為了將其用作能量和推進劑，需要吸收物質的動量，而這所需的能量可能會超過從中獲取的能量。
因此，布塞曼衝壓發動機雖未達到最初的設計預期，但它的一些變體設計和替代應用仍值得關注。
加粗 - 卡普蘭推進器
卡普蘭推進器是馬修・卡普蘭於 2019 年提出的一種移動恆星的方法。該方法利用靜態衛星匯聚太陽能，使恆星風以光束形式從恆星向外噴射，隨後這些光束會穿過一個巨大的布塞曼衝壓發動機裝置，並與氧 - 14 射流共同作用，從而以遠高於傳統希卡德推進器的速度推動恆星。
加粗 - 化學火箭
「化學火箭」 是一個統稱，涵蓋所有依靠化學反應（通常是燃燒反應）執行的火箭。這類火箭最顯著的特徵是會產生高強度的火箭火焰，這在無數火箭發射場景中都能看到。
在化學火箭中，燃料通常與氧化劑混合燃燒，產生高溫的推進劑。由於溫度極高，推進劑具有很高的排氣速度，能以巨大的動量從火箭噴管噴出，同時推動太空飛行器向相反方向運動。
與壓縮氣體（如二氧化碳氣動槍、水壓玩具火箭中使用的壓縮氣體）或彈性裝置（如傳統彈弓、弓箭發射 projectile 時依靠的彈性力）等其他推進方式相比，化學火箭通常具有高得多的排氣速度和比衝。
由於燃燒反應發生迅速，化學火箭能產生足夠大的推力，使太空飛行器擺脫行星引力場。而像離子推進器這樣效率更高的推進係統，儘管最終能將太空飛行器加速到更高的速度，卻無法實現地麵起飛或穿越大氣層。
因此，化學火箭的效率在高溫條件下最高，所以人們會儘可能讓燃燒過程在火箭箭體和噴管所能承受的最高溫度下進行。
目前已知效率最高的化學火箭燃料是分子氫與硼的混合物（氫硼燃料），但與更常用的火箭燃料（本質上是煤油）相比，其使用難度更大。
在不同的環境和工況下，其他燃料也各有優勢，有些更易於操作或儲存，有些則更易獲取 —— 當需要從目的地獲取燃料以實現返程時，燃料的易獲取性就變得至關重要，例如在月球、火星或其他天體上利用當地資源生產燃料。
加粗 - 克拉克科技
克拉克科技本身並非一種推進係統，而是一個分類術語，適用於眾多在假想科學或科幻作品中提出的推進方法。
這一名稱源自作家阿瑟・C・克拉克的一句名言：「任何足夠先進的技術，都與魔法無異」。克拉克科技指的是那些在當前已知物理定律框架下看似不可能實現的各類技術，包括負質量或其他奇異物質、超光速係統以及永動機等。
此外，克拉克科技還包括通過改變物理常數（如光速、引力大小、電磁力或強核力與弱核力）來執行的推進技術，或是以奇特方式扭曲時空的技術（例如製造一個內角和僅為 359 度的圓，或是開啟通往具有不同物理屬性的其他維度的通道）。
想瞭解更多關於這些近乎魔法的技術，可觀看我們的《克拉克科技》節目。
加粗 - 直徑推進器
直徑推進器是一種假想的克拉克科技無反衝推進器，通常設想依靠負質量執行，但也可能藉助任何能夠在太空飛行器上產生有效壓力差以推動太空飛行器前進的場或力 —— 類似大氣層中的機翼利用壓力差產生升力。
負質量粒子的一個特性是，它們被認為會在引力作用下排斥正質量和負質量，而正質量則會在引力作用下吸引正質量和負質量。因此：
· 兩個正質量粒子會相互吸引；
· 兩個負質量粒子會相互排斥；
· 一個正質量粒子和一個負質量粒子相互作用時，正質量粒子會被負質量粒子推開，而負質量粒子會被正質量粒子吸引，最終形成正質量粒子被負質量粒子 「追逐」 的局麵。
這種技術與引力偶極子推進器類似，二者都是利用引力作為推進所需的力或場。直徑推進器是俯仰推進器的一個子類，可能會利用負能量來實現這種推進效果，並且與牽引光束非常相似 —— 牽引光束也可能被用於太空飛行器推進。
加粗 - 分離推進器
分離推進器的設計理念是：可以使一個場與其產生源分離。
從概念上講，我們可以想像這樣一種場景：在一個大型引力場附近建造一艘太空飛行器，然後 「切斷」 太空飛行器與該引力場的質量梯度聯絡，並將引力場的 「前端」 重新附著在太空飛行器前方，使太空飛行器持續 「落向」 前方。
我們也可以設想其他實現方式，例如在保留物體引力質量的同時，分離其慣性質量；或是切斷靜電力場或磁場與其發生器的聯絡；甚至可能是使物體與希格斯場分離。
毋庸置疑，這類技術屬於克拉克科技。
加粗 - 電動太陽風帆
恆星表麵溫度高達數千度，其強大的磁場不斷攪動表麵物質，導致大量粒子（主要是電離氫）從恆星表麵噴射而出，這些粒子的運動速度可達數百千米 / 秒，這就是太陽風（對於其他恆星則稱為恆星風）。
人們可以製造一張巨大且輕薄的風帆，利用這些粒子的推力前進，就像地球上的船隻藉助風力航行一樣。不過，由於太陽風非常稀薄，即便使用石墨烯等輕質材料製造風帆，其尺寸也需要非常巨大，實際應用中可能並不現實。
不過，我們可以採用另一種設計：使用像頭髮絲一樣細的導電電纜或金屬線，以輪輻的形式連線在太空飛行器主體上，通過太空飛行器主體的緩慢旋轉使這些 「輪輻」 保持圓形排列。這樣，僅用少量細線就能形成麵積相當於數平方千米的 「風帆」 效果。
由於太陽風中的粒子大多已電離，它們能夠與電場和磁場相互作用。在電動太陽風帆的設計中，正是利用電場與這些電離粒子的相互作用來推動太空飛行器前進。
這種推進方式僅在恆星係統內部有效，因此常與其他推進係統配合使用：在恆星係統內可藉助它為太空飛行器加速或減速，從而節省燃料。
需要注意的是，儘管所有恆星都會產生恆星風，但其粒子的數量和速度差異極大 —— 最暗的紅矮星與最大的超巨星之間的亮度差異超過 10 億倍，恆星風的強度也會隨之大幅變化。
此外，恆星殘骸（如脈衝星）可能會產生更強的極性粒子流。星際太空飛行器或許可以利用這些粒子流：一方麵通過引力輔助獲得速度和調整航向，另一方麵藉助粒子流的推力進一步加速。
另外，像 「恆星提升」（詳見相關節目）這類技術，雖然初衷是從恆星中開採物質，但也能增強恆星風，並產生密度更高、速度更快的定向粒子流 —— 類似我們設想中用於物質束傳輸的粒子流。
加粗 - 電動力繫繩
電動力繫繩是一種在擁有強磁場的天體（如地球等許多行星）周圍可使用的電動推進技術。
其原理是：將一顆帶有陽極的衛星通過絕緣繫繩懸掛在天體磁場中，電流在繫繩係統中流動時，會與天體磁場相互作用，從而推動衛星遠離天體（若繫繩位於衛星下方）或使衛星減速（若繫繩位於衛星上方）。
由於天體磁場的物理尺度巨大，要使電動力繫繩發揮作用，繫繩的長度通常需要達到數千米。
此外，這種技術還可以反向使用：通過繫繩切割磁場產生電流，從而實現能量回收（即發電），而非將電能轉化為推力。
電動力繫繩常被視為為 「天鉤」 和 「旋轉發射器」 補充動量的一種方案。「天鉤」 和 「旋轉發射器」 在幫助太空飛行器從大氣層進入軌道的過程中會損失動量，而電動力繫繩能大幅減少它們對燃料的需求（詳見我們的《天鉤》節目）。例如，當天鉤通過提升太空飛行器進入軌道而損失部分動量和軌道高度時，它可以在數小時內利用太陽能電池板收集陽光並轉化為電能，再通過電動力繫繩逐步恢復失去的動量。
由於天鉤本身就需要非常長的繫繩，電動力繫繩技術也適用於衛星、空間站的軌道維持，或是用於將太空飛行器彈射入深空的高軌道旋轉發射器。此外，在氣態巨行星、恆星以及白矮星、中子星、脈衝星、黑洞等恆星殘骸周圍的超強磁場環境中，也可應用這項技術。
加粗 - 電磁推進器
電磁推進器是 21 世紀初因被認為可能是一種無反衝推進器或永動機而廣受關注（或引發爭議）的太空飛行器推進器，因為它似乎表現出了違反動量守恆定律的特性。
2016 年，美國國家航空航天局（NASA）的鷹工廠實驗室製造並測試了一台電磁推進器，測試結果似乎證實了其所謂的 「突破物理定律」 的特性，這使得該推進器聲名鵲起。然而，後續研究表明，當時觀測到的現象是由測量誤差導致的，且其他實驗均未能復現預期結果。
由於電磁推進器被證實是一種已被證偽的技術，而非仍處於假想階段的技術，我們不會將其歸類為克拉克科技，也不再對其進行深入討論。僅簡要說明其工作原理：向磁控管供電，使微波在一個大致呈圓柱形但一端略微變窄的諧振腔內反射。理論上，微波會在較寬的一端產生較大的力，在較窄的一端產生較小的力，從而使推進器獲得一個朝向窄端的淨推力。
從動量守恆的角度來看，這種設計本身並無問題，但該技術聲稱的爭議點在於：在輸入相同功率的情況下，其產生的推力超過了光子火箭的理論推力上限。
加粗 - 排氣速度
排氣速度是火箭技術和太空飛行器推進領域的關鍵術語，指的是推進劑粒子從火箭或太空飛行器推進器尾部噴出的速度。
根據動量守恆定律，太空飛行器獲得的動量與推進劑噴出的動量大小相等、方向相反。因此，推進劑的質量乘以其排氣速度，就是推進劑攜帶的動量，而太空飛行器也會獲得等量的反向動量。
這意味著：
· 排氣速度翻倍的燃料，能使太空飛行器的飛行速度翻倍，或者在保持相同速度的情況下消耗更少的燃料。
大多數化學火箭燃料的排氣速度在幾千米 / 秒（或幾英裡 / 秒）量級。受火箭方程限製，太空飛行器的最大飛行速度通常很難超過其推進劑排氣速度的三倍。因此，人們一直在尋找排氣速度更高的推進劑，或是能從根本上規避火箭方程限製的推進器。
在熱火箭設計中，高溫氣體中粒子的平均運動速度取決於氣體的溫度和粒子質量：在相同溫度下，氫等輕質量粒子的運動速度遠高於二氧化碳等重質量粒子。因此，對於簡單的熱火箭而言，輕質量粒子通常是更理想的推進劑。
然而，包括火箭噴管在內的大多數物體在數千度的高溫下就會熔化，這也成為限製排氣速度的一個重要因素。不過，磁約束和離子推進器等技術能規避這一問題，並且即便使用質量較大的離子，也能實現高效推進。
推進劑的排氣速度除以地球重力加速度（32 英尺 / 秒 ² 或 9.8 米 / 秒 ²），可大致得到該推進劑的比衝 —— 比衝本質上反映了使用該推進劑的火箭在地球重力場中能夠懸停的時間（以秒為單位）。
加粗 - 場推進
場推進是一個統稱，指任何通過與外部力場相互作用來獲取動量的太空飛行器推進方式。例如：
· 電動力繫繩利用行星磁場實現推進；
· 從電磁太空彈射器發射太空飛行器，也屬於場推進的範疇。
此外，場推進還包括一些更具假想性或科幻色彩的推進方式，如大多數引力推進器，或是利用真空能等假想外部場的推進係統。
加粗 - 超光速推進器
這類推進係統涵蓋所有能使太空飛行器以超光速飛行的方法，包括 tachyons（快子）、蟲洞、超空間和曲速推進器等。
由於當前已知的科學理論普遍認為超光速飛行不可能實現，這類推進技術均被歸類為克拉克科技。實現超光速飛行的方法通常需要奇異物質（如負質量或虛質量），並且往往會導致時間旅行和因果律破壞等問題。
加粗 - 燃料
燃料是維持太空飛行器加速、減速，或是為船上動力係統供能（以保障船員生存和裝置執行）的物質。
對於現代太空飛行器而言，大多數燃料需要與氧化劑混合燃燒，燃燒產物作為推進劑從火箭尾部噴出，從而推動太空飛行器前進。
不過，並非所有太空飛行器都使用傳統燃料：有些依靠核反應堆、太陽能電池板、從遠處傳輸來的能量束（如雷射），或是反物質等奇異物質供能；還有一些假想中的太空飛行器（如無反衝推進器）甚至不需要燃料。