《星际迷航》系列、书籍和电影所承诺的技术，以及《星际迷航》帮助定义了科幻世界。这些节目中最受追捧的技术之一是warp drive。这种推进系统被用在特雷基宇宙中许多物种的宇宙飞船上，在极短的时间内穿越银河系（与“仅仅”以光速飞行的几个世纪相比，需要几个月或几年）。然而，并不总是有理由使用翘曲驱动，因此，《星际迷航》中的飞船有时会使用脉冲功率以亚光速飞行。

什么是脉冲驱动(impulse drive)？

今天，探索任务使用化学火箭穿越太空。然而，这些火箭有几个缺点。它们需要大量的推进剂（燃料），并且通常非常大和重。脉冲发动机，就像企业号星际飞船上描述的那样，采用稍微不同的方法来加速航天器。他们不用化学反应在太空中移动，而是用核反应堆（或类似的东西）为发动机供电。

据推测，这种电能为大型电磁铁提供动力，电磁铁利用储存在磁场中的能量推动飞船前进，或者更可能是过热的等离子体，然后被强磁场准直，喷出飞船后部，使飞船加速前进。这一切听起来非常复杂，而且确实如此。它实际上是可以做到的，但不是用目前的技术。

实际上，脉冲发动机代表了当前化学动力火箭的进步。它们的速度不超过光速，但比我们今天拥有的任何东西都快。有人知道如何构建和部署它们可能只是时间问题。

有一天我们会有动力引擎吗？

“有一天”的好消息是，冲动驱动的基本前提在科学上是合理的。然而，也有一些问题需要考虑。在电影中，星际飞船能够使用脉冲发动机加速到光速的一个重要部分。为了达到这些速度，脉冲发动机产生的功率必须很大。这是一个巨大的障碍。目前，即使使用核能，我们似乎也不太可能产生足够的电流来驱动这些驱动器，特别是对于这样的大型船舶。所以，这是一个需要克服的问题。

此外，这些展览经常描绘在行星大气和星云、气体云和尘埃中使用的脉冲发动机。然而，每一种脉冲式驱动器的设计都依赖于它们在真空中的运行。一旦星际飞船进入一个高粒子密度的区域（如大气层或气体和尘埃云），引擎就会失效。因此，除非有什么改变（队长，你也不能改变物理定律！），否则冲动驱动仍然是科幻小说的领域。

脉冲驱动的技术挑战

冲动驱动听起来不错，对吧？正如科幻小说中所描述的，它们的使用有几个问题。一个是时间膨胀：当飞行器以相对论速度飞行时，时间膨胀的问题就会出现。也就是说，当飞行器以接近光速飞行时，时间线如何保持一致？不幸的是，这是无法避免的。这就是为什么在科幻小说中，脉冲发动机通常被限制在光速的25%左右，而相对论效应是最小的。

这类发动机的另一个挑战是它们在哪里工作。它们在真空中最为有效，但我们经常看到它们在长途跋涉中进入大气层或在被称为星云的气体和尘埃云中快速移动。目前想象中的引擎在这样的环境下不会运行良好，因此这是另一个必须解决的问题。

离子驱动器

然而，并不是所有的东西都丢了。离子驱动器使用与脉冲驱动技术非常相似的概念，多年来一直在航天器上使用。然而，由于它们的高能量消耗，它们在加速飞行器时效率不高。事实上，这些发动机仅用作行星际飞船的主要推进系统。这意味着只有前往其他行星的探测器才会携带离子引擎。例如，黎明号宇宙飞船上有一个离子驱动装置，目标是矮行星谷神星。

由于离子驱动器只需要少量推进剂即可工作，因此其发动机可以连续工作。因此，虽然化学火箭可能更快地使飞船加速，但它很快就会耗尽燃料。离子驱动（或未来的脉冲驱动）就不那么重要了。离子驱动将使飞船加速数天、数月甚至数年。它能使宇宙飞船达到更高的最高速度，这对于穿越太阳系的徒步旅行是很重要的。

它仍然不是一个脉冲发动机。离子驱动技术当然是脉冲驱动技术的一种应用，但它无法与《星际迷航》和其他媒体中描述的发动机的现成加速能力相匹配。

等离子发动机

未来的太空旅行者可能会使用更具前景的东西：等离子驱动技术。这些发动机利用电使等离子体过热，然后利用强大的磁场将其从发动机后部喷射出去。它们与离子推进器有一些相似之处，因为它们使用的推进剂很少，因此能够长时间运行，特别是相对于传统的化学火箭。

然而，它们的威力要大得多。他们将能够以如此高的速度推进飞船，以至于等离子动力火箭（使用目前可用的技术）可以在一个多月内将飞船送上火星。将这一壮举与传统动力飞行器近六个月的时间进行比较。

是《星际迷航》的工程水平吗？不完全是。但这无疑是朝着正确方向迈出的一步。

虽然我们可能还没有未来的动力，但它们可能会发生。随着进一步的发展，谁知道呢？也许有一天，电影中描述的冲动驾驶会成为现实。

由卡罗琳·柯林斯·彼得森编辑和更新。