質問: 架空の相転移エンジンと核パルスエンジンについて 宇宙戦艦ナデシコというアニメに出てきた相転移エンジンと核パルスエンジンについて教えてください。 wikiでの用語解説を読んで相転移エンジンについては以下のような記述がありました。 『相転移エンジンはインフレーション理論で説明される真空の相転移を利用し、真空の空間をエネルギー準位の高い状態から、低い状態へ相転移させる事でエネルギーを取り出す』 と書いてあったのですが、今一よく分かりません。 インフレーション理論で説明される、真空の相転移とは何なのですか。 真空の空間をエネルギー順位の高い状態から、低い状態へ相転移させるとはどういう事なのでしょうか。 また何の説明もない核パルスエンジンについても想像でかまいませんので思いついた内容を書いて下さると大変助かります。 私には詳しい科学知識がありませんので、できるだけ解りやすく書いて頂きたく思っています。 どうぞ宜しくお願い致します。
回答: sf設定は、できるだけ科学考証(物理学など科学では正しいとされること)を推し進め、それに関するsf考証(どこで嘘をつくかということ)をできるだけ少なく、小さくするのが腕の見せ所ですね。 相転移というのは、物質は気体、液体、固体という三つの「相」(という状態)があるわけですが、液体が気体に変わる、固体が液体に変わる、といった変化のことをいいます。 ご存知のように、相が変わるときは、潜熱というものが発生したり吸収されたりします。気体が液体に相転移するとき、潜熱が発生しますが、これが気化熱の発生です。 インフレーション理論では、宇宙の始まりは物質も重力と言った力も何もない真空(現在の真空と区別するときは偽真空などと呼びます)だとし、その後(といっても、超一瞬ですが)、物質が生まれたとされています。 何もないところから物質が出てきたということで、フリーランチ(無料の昼食)などといわれたりしますが、実はエネルギー収支は合っています。というのも、物質は正のエネルギーですが、物質間に働く重力はエネルギーとしては負なので、この正負合わせてゼロだということになっています。 重力は「場」です。つまり空間にあるものです。これがエネルギーとしてはマイナスなのですから、偽真空のほうが普通の真空より、エネルギーがあることになります。この偽真空普通の真空への相転移について、エネルギーの多寡を表す時に言う「準位」という用語を使えば、「真空の空間をエネルギー準位の高い状態から、低い状態へ相転移させる」という表現になってきます。 物質と言いましたが、これは光といった正のエネルギーと言い換えたほうが正確です。これが重力による位置エネルギーのマイナスと釣り合います。 これが、物質の相転移で潜熱が出ることと似ているため、真空の相転移と呼ばれるようになりました。偽真空が気体だとすれば、それが潜熱というエネルギーを放出して液体になったのが、今の普通の真空だというわけです。 今でも、偽真空があれば、それを普通の真空に相転移させれば、エネルギーを得ることができることになります。まあ、どこにあるのだかまったく分かっていませんが。 しかし、そこを狙ってsf考証をして、「あるんだ、どこでも使えるんだ」として、便利なエネルギー源としてフィクションによく利用されています。作品によっては、宇宙エネルギーなどと言い換え、インフレーション理論由来なことをぼやかしていることもあります。 核パルスエンジンは、お椀のような物の中で核爆発を起こし、普通なら光(これは運動量がある)を含めた飛散物が四方八方平等に放出されるのを、一つの方向に集中させ、運動量を得るものです。普通のロケットは化学反応ですが、核反応はけた違いに効率が良いため、少ない燃料で大きく長く出し続けられる推進力を得ることができます。 実際に、オリオン計画(またはオライオン計画)という、実用に向けた検討が為されています。化学燃料では火星に行くのも大変ですが、核パルス推進なら冥王星ですら、比較的に簡単に行け、さらに光速の数パーセントまで加速可能で、最も近い恒星であるアルファ・ケンタウリにも数十年で行けるとされていました。予備実験として、化学物質の爆薬で実験も行われ、充分可能ではないかとされていました。 残念なことに計画は中止されました。宇宙での核爆発を禁止する条約が成立したのが原因という人もいますが、中止理由の詳細は不明です。 しかし机上のプランとして、核パルス推進を利用する宇宙船建造・恒星間飛行を目的とするダイダロス計画なるものも立案され、こちらは光速の12パーセントまで可能だと結論しています。オリオン計画では核分裂を主に考えていましたが、ダイダロス計画ではそれより効率のいい核融合を使っているため、そういう差が結論に現れています。