2024年10月17日，INTERESTING ENGINEERING發布了一篇題為《How nuclear fusion study helps cut turbulence, boost plasma thruster power》的文章，探討了核聚變研究如何幫助減少湍流并增強等離子體推進器的功率。

由卡羅來納大學三分校 EP2 小組開發的螺旋等離子推進器。 EP2-UC3M

盡管馬德里卡洛斯三世大學(UC3M)的科學家們和能源、環境和技術研究中心(CIEMAT)的研究人員在研究興趣上似乎沒有太多共同點，但他們發現了一個問題，可以攜手合作解決，那就是聚變等離子體湍流。

等離子體推進器在太空探索領域已經應用了幾十年，它通過電場和磁場加速帶電粒子或電離氣體，產生高排氣速度，相較于化學燃料具有明顯的優勢。它可以通過小型排氣口釋放柔和的等離子體推力，有效控制衛星在軌道上的運動。

這些推進器產生的等離子體與聚變核反應堆中使用的等離子體非常相似，后者在高達1.5億度的溫度下運行，為原子核的聚變創造條件，釋放出巨大的能量。

然而，聚變能源行業面臨的問題，比如等離子體壁面接觸和湍流，同樣也出現在等離子體推進器中。這為兩個看似研究領域不同的研究小組提供了合作的機會，他們可以相互借鑒，共同解決問題。

“盡管我們都在研究等離子體，但我們的技術術語和看待問題的方式卻大相徑庭，”UC3M的研究員Jaume Navarro解釋道，UC3M是歐洲擁有最大等離子體推進研究團隊的學府之一。“一旦我們互相了解了對方的工作，我們就能更好地理解彼此的語言和共同面臨的挑戰。”

Navarro與CIEMAT的Carlos Hidalgo合作，后者幫助將聚變研究中使用的診斷工具的技術知識轉移到等離子體推進器上。CIEMAT的研究人員使用了一種快速攝像機，能夠分析三種不同波長的聚變反應。

利用這些工具，Navarro和他的同事們發現了等離子體推力中更小尺度的湍流結構，這是他們以前從未見過的。現在，UC3M團隊可以致力于控制這些湍流的形成，并提高推進器的性能。

圖片展示了在不同波長下對聚變反應的分析，這有助于研究人員確定以前從未見過的尺度上的湍流。圖片來源：CIEMAT。

兩個研究團隊合作的另一個好處是，他們可以在通常不會涉足的領域共享數據。核聚變反應發生在極高的溫度下，并且高度磁化，而等離子體推進器在更低的溫度下運行，磁場相對較弱。

但由于湍流在這兩種條件下都會出現，研究人員共享了關于湍流發生的數據，并在更廣泛的條件下驗證了計算機模型，這將有助于未來的聚變能源研究。

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