荷蘭萊頓大學(xué)量子計(jì)算教授Florian Neukart剛剛發(fā)表了一篇論文，提出了一種名為磁聚變等離子體驅(qū)動(dòng)(MFPD)的新型推進(jìn)方法。該引擎可以改變我們探索宇宙的方式，幫助我們從根本上提高旅行速度并覆蓋以前難以想象的距離。
研究人員在文章中表示：“深空探索以及跨行星際和星際距離運(yùn)輸重要有效載荷的挑戰(zhàn)需要開發(fā)高效、強(qiáng)大的推進(jìn)系統(tǒng)。” “隨著人類考慮在遙遠(yuǎn)的行星上建立基地并開采天體，我們的航天器的推進(jìn)機(jī)制變得越來越復(fù)雜。” Neukart 的理論發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)合了不同推進(jìn)方法的各個(gè)方面，并提供高能量密度和比現(xiàn)有化學(xué)推進(jìn)劑顯著更高的燃油效率。MFPD可以更有效地使用燃料并提供更大的推力(這意味著更高的速度)，并且還可以根據(jù)任務(wù)需要做得更大或更小。
“超安全核”公司提出的新型發(fā)動(dòng)機(jī)采用基于放射性同位素的電力推進(jìn)系統(tǒng)，放射性同位素是不穩(wěn)定的原子，可提供過量的核能。(美國海軍陸戰(zhàn)隊(duì))
努卡特保證，按照目前的標(biāo)準(zhǔn)，該系統(tǒng)可以在很短的時(shí)間內(nèi)行駛很遠(yuǎn)的距離，擴(kuò)大任務(wù)目標(biāo)——使我們能夠快速到達(dá)太陽系中的其他行星并進(jìn)行星際旅行——并減輕其帶來的風(fēng)險(xiǎn)健康：宇航員長時(shí)間暴露在太空輻射和微重力下。
紐卡特在《今日宇宙》的聲明中解釋道：“MFPD 是一種用于太空探索的推進(jìn)系統(tǒng)，它使用受控核聚變反應(yīng)作為推力和潛在發(fā)電的主要能源。”“該系統(tǒng)“基于使用聚變反應(yīng)產(chǎn)生的巨大能量，其中氫或氦的同位素通常介入，使粒子高速逃逸，從而根據(jù)牛頓第三定律產(chǎn)生推力。”
它是如何工作的
Nuekart 在他的文章中保證，MFPD 打算利用核聚變的巨大能量潛力與磁約束等離子體相結(jié)合來產(chǎn)生推力。研究人員首先研究了廣泛研究和理解的氘-氚 (DT) 聚變反應(yīng)，并繼續(xù)在相對較低的點(diǎn)火溫度和比其他系統(tǒng)更大的橫截面下進(jìn)行 DT 反應(yīng)。
一艘裝有新型“超安全核”核發(fā)動(dòng)機(jī)的船的插圖。(美國海軍陸戰(zhàn)隊(duì))
研究人員解釋說：“聚變反應(yīng)產(chǎn)生的等離子體受到磁場的限制和操縱，這保證了受控的能量釋放和方向性。”“同時(shí)，MFPD概念考慮了將部分聚變能轉(zhuǎn)化為電能以維持機(jī)載系統(tǒng)的可能性。”可能還有航天器的反應(yīng)控制系統(tǒng)。”
Nuekart 解釋說，MFPD 的最終目標(biāo)是利用非中子聚變，與大多數(shù)研究的核聚變反應(yīng)不同，非中子聚變傳輸?shù)闹凶俞尫诺哪芰糠浅Ｉ佟Ｖ凶臃磻?yīng)以帶電粒子(通常是質(zhì)子或α粒子)的形式釋放能量，顯著降低產(chǎn)生的中子輻射水平，并將高動(dòng)量與單一能源的巨大能量密度結(jié)合起來。
從理論到空間
Nuekart 表示，MFPD 推進(jìn)的主要挑戰(zhàn)在于在太空中實(shí)現(xiàn)和維持穩(wěn)定的聚變關(guān)系。他說，磁約束聚變和慣性約束聚變所取得的成功不必在特殊的空間條件下以同樣的方式復(fù)制。
熱核反應(yīng)堆原型(DRACO)
已經(jīng)有一些項(xiàng)目正在進(jìn)行中，旨在研究這一點(diǎn)，例如來自五角大樓高級研究部門 DARPA 的DRACO 演示器，該項(xiàng)目希望將實(shí)驗(yàn)性核熱火箭送入軌道。美國宇航局還押注于新的太空核推進(jìn)系統(tǒng)，使他們能夠縮短火星和太陽系其他地點(diǎn)任務(wù)的總時(shí)間。
但美國人并不是這項(xiàng)技術(shù)的唯一支持者。世界各地的航天機(jī)構(gòu)也在研究替代的推進(jìn)形式。例如，我們的歐洲航天局近十年來一直在進(jìn)行一個(gè)項(xiàng)目，旨在開發(fā)開放式聚變太空發(fā)動(dòng)機(jī)。當(dāng)然，中國已經(jīng)表示正在努力在 2050 年之前部署一支核艦船隊(duì)。
研究人員表示：“不可否認(rèn)的是，實(shí)現(xiàn) MFPD 概念的過程將充滿科學(xué)挑戰(zhàn)和障礙，但潛在的好處是巨大的。” “實(shí)現(xiàn)可靠、有效和高效的聚變推進(jìn)可以重新定義可實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的極限，推動(dòng)人類進(jìn)入探索、發(fā)現(xiàn)和理解宇宙的新時(shí)代。希望這項(xiàng)研究能在全世界的科學(xué)家、工程師和探險(xiǎn)家中播下好奇、創(chuàng)新和決心的種子，為我們在星際中的未來指明方向。
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