- 在美國，《星球大戰》中的超光速驅動器似乎描述了一種穿越太空的超相對論運動，速度非常接近光速。根據相對論，如果具有質量的物體既不能達到也不能超過光速。但是可以接近光速。
暗物質完全符合我們實現這個科幻夢所需要的條件。暗物質是現代科學中最大的謎團之一。從低質量的星系到最大的星系團，從宇宙微波背景到追溯宇宙結構的宇宙網，我們在大的宇宙尺度上觀察到的每一個地方，都能看到它存在的印記和影響。每一個質子的質量相當於正常物質的質量，而暗物質的質量是普通物質的5倍，它們的質量和引力都超過了構成我們所直接探測到的一切的傳統物質。
儘管我們還沒有直接探測到它，儘管我們不確定它真正的屬性是什麼，暗物質對人類的未來有著巨大的希望。暗物質無處不在，遍佈整個銀河系，它可能是使我們的星際夢想成為現實的完美燃料。
- 距離的對數圖，顯示旅行者號宇宙飛船，我們的太陽系和最近的恆星。如果我們希望穿越浩瀚的星際空間，這將需要一種比化學火箭更先進的技術，希望這將包括一種燃料的發現，這種燃料可以在我們穿越銀河系時得到補充。
每當人類把目光投向探索太空深處時，總有一些約束是我們無法避免的：物理定律。為了使航天器或任何質量加速，你必須給它一個衝量，以改變它的動量。衝量越大，就越能改變物體的速度。決定脈衝大小的是施加了多大的力以及你施加了多長時間。
在傳統火箭中，這種衝量是由火箭燃料提供的，燃料經過燃燒反應，以推力的形式產生衝量。雖然這是人類迄今為止為太空旅行想出的最好方法，但它的限制卻令人難以置信。不幸的是，我們過去和現在所有的火箭都是基於化學物質的，這對我們能夠走多遠造成了巨大的限制。
- 2015年的發動機測試顯示，SpaceX的猛禽發動機依靠一種極其強大和省油的反應點火。不幸的是，這仍然是一個基於化學的反應，並且只能將燃料質量的百萬分之一轉化為能量。如果我們想在人類一生的時間尺度上實現星際夢想，我們必須做得更好。
這樣做的原因很簡單：為了產生推力。，為了給你的飛船提供一個動力——你必須把燃料中儲存的化學能轉換成推動飛船前進的動能。然而，為了產生這種能量，你必須消耗掉你隨身攜帶的一些燃料。
獲得大量推力和加速的關鍵是燃料效率。某些類型的燃料比其他類型的燃料更節能，這意味著我們可以從某些類型的燃料中獲得更多的能量(以及推力和加速度)，比如從1kg的燃料中。一個簡單的方法是通過愛因斯坦最著名的方程：E=mc^2。如果你有一個完美的，理想的燃料，它會把你的燃料的100%的質量轉化為能量，使你能使最有效的燃料想象。
- 1997年10月15日，卡西尼號發射。這張壯觀的照片是在卡納維拉爾角空軍基地的機庫拍攝的，前景是一艘固體火箭助推器回收船。在地球上的所有歷史中，我們到達太空的唯一途徑就是使用化學燃料。
不過，化學反應的效率至多在0.0001%左右。原因如下：化學反應依賴於原子和分子之間的電子躍遷。原子的大部分質量是以質子和中子的形式存在的，每一種質子和中子的質量都包含約10^9 eV的能量。然而，電子躍遷的階數只有幾個(通常是1-10個)eV。即使我們可以運用所有基於化學的技巧，也沒有已知的反應能讓我們改進這一點。
當然，我們可以使用某種類型的核燃料，但這只是稍微好一點，達到了0.1%左右的效率。這是一個巨大的進步，如果我們能意識到這一點，但仍然存在一個根本性的問題，那就是加速到可以讓你在合理的時間尺度上進行星際旅行的速度。
- 需要用齊奧爾科夫斯基火箭方程來描述航天器燃燒部分燃料產生推力的速度，從而最終能以多快的速度穿越宇宙。就我們在星系間空間旅行的速度而言，必須自帶燃料是一個嚴重的限制因素。
關鍵的問題是：無論什麼時候燃燒燃料，必須加速整個航天器的質量，包括任何仍在飛船上的燃料。
換句話說，讓我們想象一下你能以令人難以置信的速度從你的車裡排出廢氣：每小時10萬英里，相對於火箭本身。如果你從一個99%的初始質量是燃料的火箭開始，並且假設你的燃料是100%完全有效的，你最終的速度將達到46萬英里每小時。即使以這個創紀錄的速度，要到達最近的恆星也需要數千年的時間。
- 所有曾經設想過的火箭都需要某種類型的燃料，但如果製造出暗物質引擎，只要在星系中穿行，就總能找到新的燃料。因為暗物質(大多數情況下)不與普通物質相互作用，而是直接穿過普通物質，所以在特定的空間中收集暗物質不會有任何困難；當你在星系中移動時，它總是在那裡。
另一方面，星際旅行還有另一種方法，原則上可以讓我們的科幻夢想成真。如果你不隨身攜帶燃料，而是邊走邊收集呢？通常，像這樣的想法涉及到巨大的磁場，它將帶電粒子引導到宇宙飛船的某種“陷阱”中，把原子核和電子放在一起，然後可以從中提取能量，並與它們進行進一步的反應。
但是暗物質在這方面比普通物質具有巨大的優勢。為什麼？因為你不需要做任何特別的事情來收集它。它幾乎無處不在，分佈在一個巨大的光環中，環繞著我們所知的每一個大星系，包括銀河系。如果我們發現自己在星系的任何地方，周圍一定有暗物質。
- 雖然恆星可能聚集在盤中，正常物質可能被限制在恆星周圍的一個鄰近區域，但暗物質在光暈中延伸的程度是發光部分的10倍以上。在人類夢想在銀河系旅行的任何地方，甚至在更遠的地方，都能找到它。
第二個巨大的優勢來自於從化學火箭向完美燃料的轉變。對於化學火箭來說，0.0001%的能源效率是我們所能期望的最高效率。對於以核為基礎的火箭，核裂變動力可能使我們的效率提高到0.1%，核聚變可能使我們的效率進一步提高：也許提高到0.7%。
理想的配置是使用物質-反物質湮滅，這是100%的能源效率。物質-反物質湮滅的負面影響伴隨著可怕的代價，儘管：它需要大量的工作，能量，和努力來創造非常少量的反物質。如果你把地球上建造的所有粒子物理實驗室和人類創造的所有反物質加起來，從費米實驗室到歐洲核子研究中心，你得到的反物質會少於一微克。
- 歐洲核子研究中心反物質工廠的一部分，在那裡帶電的反物質粒子聚集在一起，根據與反質子結合的正電子的數量，可以形成正離子、中性原子或負離子。如果我們能成功地捕獲並儲存反物質，這將是一個100%有效的燃料來源，但星際旅行將需要大量反物質，而不是我們創造的一克的極小部分。
當然，E=mc^2可能是從整個宇宙中提取能量最有效的方法，因為它代表著完美的效率。但是，即使你成功地控制和儲存了反物質，並在適當的時候消滅了它，你仍然會有有限的燃料供應，而這需要大量的能量來收集。一旦你用完了這種完美的燃料，你就完了，你所能做的就是以恆定的速度在太空中無限長時間地旅行。即使我們可以產生任意數量的反物質，我們仍然會受到反物質火箭的基本限制。
這就是暗物質燃料來源的前景如此誘人的原因。暗物質不僅可能是一種不受限制的燃料來源(就其豐富程度而言)，我們不需要隨身攜帶，而且它可能具有我們強烈渴望的那種完美的、100%有效的物質到能量轉換潛力。
- 我們的星系被認為嵌在一個巨大的漫射暗物質暈中，這表明一定有暗物質流經太陽系。儘管我們還沒有直接探測到暗物質，但它在我們銀河系內外的大量存在，可能為我們提供了一個可以想象得到的完美火箭燃料的完美配方。
有大量的實驗在尋找暗物質與正常物質和自身的碰撞。一般來說，宇宙中有兩種粒子：費米子(自旋為半整數)和玻色子(自旋為整數)。如果暗物質是一個沒有電、沒有顏色、沒有弱電荷的玻色子粒子，那就意味著它表現得像它自己的反粒子。
如果你能收集兩個暗物質粒子並使它們相互作用，它們湮滅的概率是有限的。當湮滅發生時，它們將以100%有效的方式產生純能量：通過愛因斯坦的E=mc^2。換句話說，如果我們正確地理解暗物質，人類夢想去的任何地方都有一個自由、無限的能量來源。
- 氙實驗位於意大利LNGS實驗室的地下。探測器安裝在一個大的水盾內;它旁邊的建築容納了各種輔助子系統。如果我們能夠理解並測量暗物質的粒子特性，我們或許能夠創造條件，誘使暗物質自行湮滅，通過愛因斯坦的E=mc^2釋放能量，並發現一種完美的宇宙飛船燃料。
因為暗物質無處不在，我們甚至不需要帶著它穿越宇宙。就我們所理解的而言——誠然，我們需要更深入地理解它——暗物質能夠真正實現我們的終極燃料之夢。它在我們的銀河系內外都很豐富，它自身應該有一個非零湮滅截面;當它湮滅時，它應該以100%的效率產生能量。
那麼，也許我們大多數人一直在思考的那些試圖直接探測暗物質的實驗都是錯誤的。是的，我們想知道是什麼組成了宇宙，以及宇宙中各種豐富成分的物理性質究竟是什麼。但如果大自然對我們友善，那麼科幻小說中的夢想就有可能實現：無論我們去銀河系的哪個地方，無限的、自由的能量都在那裡等著我們去駕馭。
掌握暗物質是一種努力，也許能讓它成為現實。