電影阿凡達背后的科學星際航行在著名導演詹姆斯卡梅隆（James Cameron）執導的最新科幻史詩巨作阿凡達中，描繪了2154年人類抵達太陽系外的重大發現，在一個叫做“潘多拉”的叢林衛星上，擁有先進現代科技的地球人類與潘多拉上的智慧生命“納美人”進行了場面壯觀的戰斗。片中呈現給觀眾一個全新的外星球世界，漂浮在半空中的山脈、可以意識感應的巨型靈魂樹，以及惟妙惟肖的納美人和各種奇特的潘多拉生物。 以下是片中所體現的科學技術在現實與虛幻之間的完美藝術結合：1、重金屬外骨骼戰爭機器“移動擴增平臺裝甲（AMP）”阿凡達劇情：在這部科幻電影中，地球人類操縱著一種“移動擴增平臺裝甲（AMP）”在潘多拉的雨林地區行進，這種重金屬外骨骼戰爭機器不僅可以實現戰斗，還可搬運重型貨物，是人類在潘多拉上主要的工具之一。片中的AMP裝甲看上去十分眼熟，這與之前的科幻電影駭客帝國中的重型機械裝甲有相似之處，但電影阿凡達中的機械裝甲裝備著封閉式戰斗艙，操控者只需輕微地移動手臂和大腿，AMP裝甲便相應地做出機械動作，操控者的手臂和大腿移動幾英寸，AMP裝甲的機械手臂便會做出相應的動作，機械腿會邁出10英尺的步伐。阿凡達工具設計師魯本埃林森（Ruben Ellingson）說：“AMP裝甲非常結實有力，它能夠摧毀建筑物，以及具備坦克的所有功能。”AMP裝甲可裝載30毫米口徑的火炮和機關槍，斯坦溫斯頓工作室的設計主管約翰羅森格蘭特（John Rosengrant）說：“AMP裝甲就是一個長著腿的阿帕奇直升機！”美國馬薩諸塞州工程中心負責研發XOS機械裝甲的大衛奧德特（David Audet）說：“像阿凡達電影中的機械裝甲給予我們很好的思考未來機械裝甲的可行性以及發展方向！近年來，許多美國好萊塢科幻電影描繪出未來機械裝甲，這些科幻電影往往具有預見性，并暗示著未來機械裝甲存在的重要性。它除了給人類帶來生活工作中的便利，它們還將成為戰爭中攻擊力大大提升的基礎性平臺。”2、阿爾法半人馬恒星阿凡達劇情：在該片中阿爾法半人馬A恒星是一顆非常類似太陽的恒星，在該恒星系統中有巨大的氣態行星“波呂斐摩斯”，以及環繞波呂斐摩斯行星的熱帶雨林氣候衛星“潘多拉”。潘多拉衛星是一個植物茂盛的星球，大型動物漫步在叢林中，像翼龍一樣的鳥類飛翔在空中。具有感知能力的藍皮膚納美人在潘多拉上進化發展，他們懂得如何與自然保持和諧共處。科學事實：阿爾法半人馬A恒星是構成阿爾法半人馬恒星系的三顆恒星之一，它距離地球4.37光年之遙，是距離我們太陽系最近的恒星系統。阿爾法半人馬A恒星的存在暗示著很可能在地球的鄰近區域內存在著可孕育生命的太陽系外行星。2008年1月份，由美國耶魯大學天文學家黛布拉費希爾（Debra Fischer）帶領的一支研究小組使用智利CTIO天文臺1.5米直徑的望遠鏡對阿爾法半人馬恒星系展開為期5年的勘測活動。該研究小組通過觀測外星體產生的重力牽引，進一步分析恒星光線波長的變化狀況，目前這種“晃動技術”已排除了木星至土星大小的系外行星（類似阿凡達劇中波呂斐摩斯行星）存在于阿爾法半人馬星系的可能性，但黛布拉指出，很可能在阿爾法半人馬星系中存在著接近地球大小的行星，在這個恒星系統中仍存在著許多我們無法理解的行星形成過程。像阿爾法半人馬恒星系中的三顆恒星將是未來尋找孕育生命星球的候選區域。3、星際航行阿凡達劇情：在前往阿爾法半人馬恒星系的星際旅程中，地球人類建造了半英里長的太空飛船，該太空飛船裝備了混合型反物質核聚變引擎，它們的行駛速度可達到每小時6.7億英里，相當于光速的70倍。科學事實：反物質粒子和正物質如果結合在一起，就會彼此殲滅。美國宇航局的喬治施米特（George Schmidt）從事航天高級推進系統項目，目前是俄亥俄州研究科技副主管，他說：“反物質粒子與正物質相結合，殲滅時將釋放出最強烈的能量。通過反物質與正物質結合殲滅釋放的能量，可直接用于航天火箭尾部的推進燃料，或者反物質可以在其他材料中誘導裂變（原子分裂）或聚變（原子結合），產生出少量、更強的推進能量。然而，如果單程抵達距離地球26萬億英里的半人馬恒星，長時間存儲這種易揮發性燃料是非常昂貴和困難的。首先，制造反物質并不容易，歐洲粒子物理研究所的粒子碰撞實驗中僅能產生數十毫微克反物質，施米特稱，生產1微克反物質需要花費600億美元。在電影阿凡達描述人們采用混合型核燃料作為推進能量，這只需更少量的反物質，而不必采用純反物質火箭。但實際上，這種混合型燃料作為推進能量，速度并不能達到光速的70倍。其次，反物質存儲是另一種技術障礙，在電磁場中可以將反物質存儲在一個叫做“彭寧管（Penning traps）”的容器中，保持反物質遠離容器壁。但這種狀態僅能維持幾個月時間，之后反物質就會與容器內的迷離正物質粒子發生碰撞。施米特稱，總而言之，人類往返阿爾法半人馬恒星需要在燃料箱內存儲數千噸反物質長達數年之久。這對目前的技術仍有很大的差距。4、“靈魂出竅”實驗阿凡達劇情：片中描述了人類30多年前就發現了潘多拉衛星適宜生命存在，并開始了宇宙殖民發展計劃，但是地球人類與潘多拉的“土著居民”納美人一直處于緊張的關系。對于潘多拉這個全新的生存環境，地球人類除了與納美人關系惡化，人類還無法呼吸這顆星球上的空氣。地球研發機構采用一種“靈魂感應”實驗，創造出一種半人類、半納美人的混合體，并計劃派遣他們作為“間諜”混入納美人部落中。劇中男主人公杰克薩利（Jake Sully）就是該項意識控制實驗的志愿者，在此之前他的孿生哥哥意外死亡，他便代替哥哥來到潘多拉衛星從事這項實驗。對于杰克來說，曾在服役中受傷失去了雙腿，坐輪椅的生活十分不便，通過“靈魂出竅”實驗，他有意外的收獲擁有著納美人的身體，并且可以在潘多拉的雨林中奔跑。科學事實：近年來，許多研究人員都致力于大腦機械交互界面（BMIs）實驗，從而幫助像阿凡達中“杰克”這樣的殘疾人士。美國杜克大學跨國再次行走項目研究主管神經科學家米古爾尼科勒利斯（Miguel Nicolelis）說：“電影阿凡達中的靈魂出竅意識控制實驗與我們正在進行的實驗非常相似。”尼科勒利斯進行的再次行走項目正在研制一種外骨骼、“神經控制”裝置，可裝配在癱瘓患者身體上，通過意識作出相應的意識控制。2008年，尼科勒利斯和同事提出迄今最有效的實驗證據，他們在北卡羅萊納州的實驗中，訓練一只獼猴在跑步機上直立行走，他們通過安裝在獼猴頭部