在 21 世纪中叶,地球的航天事业发展遭遇了前所未有的瓶颈。传统化学火箭技术,作为人类航天史上的重要基石,在此时却暴露出了诸多难以克服的局限性。化学火箭依靠燃烧推进剂产生高温高压气体,依据牛顿第三定律获得推力。然而,这种推进方式的能量转换效率相对低下,一般仅能达到 30% - 40%左右。以著名的土星五号运载火箭为例,其第一级使用液氧煤油发动机,尽管总推力能够达到 3400 万牛顿的强大水平,但随着燃料的持续消耗,火箭自身质量逐渐减轻,推力也随之显著下降。而且,化学火箭在发射过程中,大量的燃料能量被用于克服地球引力,这使得其有效载荷受到极大的限制。从成本角度来看,化学火箭的发射成本堪称高昂,每千克载荷送入近地轨道的成本往往高达数万美元。
正是在这样的背景下,量子物理学的蓬勃发展为航天技术的变革带来了新的曙光与希望。量子纠缠,这一奇特而神秘的量子力学现象,成为了科学家们关注的焦点之一。所谓量子纠缠,是指两个或多个量子系统之间存在一种特殊的、非经典的关联,使得它们的量子态相互依存,即便这些系统在空间上相隔甚远,对其中一个系统进行测量或操作,也会瞬间影响到其他系统的状态。尽管量子纠缠并不能直接用于传递信息,但它却启发了科学家们深入思考在航天推进系统中,是否能够巧妙地利用这种奇特的关联性,从而创造出一种全新的动力机制。
与此同时,量子场在基态时所呈现出的量子涨落现象,也蕴含着巨大的潜在能量。根据海森堡不确定性原理,在极短的时间尺度内,量子系统的能量能够发生显著的波动。科学家们由此大胆设想,如果能够通过外部能量的精确调控,使量子场的涨落按照特定的方向释放能量,那么就有可能为航天器提供持续而强大的推力。
基于这些前沿的理论研究成果,全球范围内的航天科研团队迅速展开了紧密的合作,全力以赴投入到量子引擎的研