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这种火箭的速度可达光速的12%,几天时间就到火星,美国正在研制

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匿名  发表于 2019-7-5 09:56 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式

这种火箭的速度可达光速的12%,几天时间就到火星,美国正在研制





  说起核聚变,我们往往会想到氢弹或者恒星的燃烧,它是一种可以高效率释放大量能量的物理现象,基于这种现象的可控核聚变技术如果足够先进的话,是可以有着广泛的应用的,比如核聚变发电技术,很多科学家还在不断攻关,核聚变火箭技术也是如此!

  

  

  核聚变是指由质量小的原子(主要指氢的同位数氘或氚)在一定条件下发生原子核相互聚合作用后,生成更重的原子并释放大量能量的反应,太阳等恒星以及氢弹的能量来源就是如此。如果能将核聚变产生的能量束缚在一定范围中,并且做到可以随意控制它,那么我们就能利用核聚变发电了,核聚变发电的能效很高,而且没有污染,地球海水中含有大量的核聚变原料,测算发现每公升海水中含有的氘可以产生相当于300升汽油燃烧的能量,如果可控核聚变发电技术成熟,那么人类基本就不用担心电能的来源了。

  

  

  如果将可控核聚变装置安装的火箭上,用其产生的能量作为推力,理论上也可以做成核聚变火箭的,而且由于核聚变能量释放很强,因此核聚变火箭可以做得很大,而且速度也很快,科学家估计核聚变提供动力的火箭最高速度可以达到光速的12%,这一速度远超现在火箭技术所能达到的速度。如果乘坐这样的火箭前往火星,那么在火星大冲的时候,人类前往火星将用不了一个月的时间,这还是算上火箭加速和减速的时间,只考虑最短时间的话,核动力无人飞船只需两三天就能到达。

  

  如何制造出核动力火箭呢?这可不是个容易的事情,自从氢弹试爆以来,美苏等国的科学家就曾经设想制造核聚变火箭,但是几十年过去了仍然进展不大。这种火箭的技术原理上并不算复杂,一个合适的可控核聚变反应堆就可提供能量,一般聚变反应堆都是利用托卡马克装置将燃料限制在一个磁场之中来驱动聚变反应的,但是现在的托卡马克装置还太重,而且体积庞大,能效比很低,还没到实用化阶段,根本不适合安装到火箭上,同时它的产能模式也不适合用作火箭发射。因此,核聚变动力火箭必须要采用全新的触发原子核聚变的方法。

  

  相关领域的科学家认为采用惯性约束核聚变方式比较合适,这种设计以高能光束(通常是激光)来代替托卡马克装置中的磁场,当聚变反应发生后,磁场将会引导高能粒子快速喷向火箭的尾部,从而产生强大的推力,推动核聚变火箭前进。

  

  2013年有新闻报道说一个由美国几所大学的科学家组成的DFD核聚变火箭引擎研究小组正在做这方面的尝试,他们设计的核动力火箭只需要很少的核材料,据说一粒沙子大小的核材料产生的能量就相当于一加仑的火箭燃料,每次点燃核聚变的过程仅几微秒,让极少量的核燃料参与聚变就可以,而且这一过程可以快速重复,每次核聚变爆炸都会产生推力,频繁的爆炸产生连续不断的推力,这样就能驱动核动力火箭前进了。先前他们从各种机构获得资助资金,2016-2019年该研究小组又获得美国宇航局创新先进概念项目两轮资金支持,该资金扶持项目旨在培育具有潜在创新性的太空飞行技术,目前该项目正在稳步推进。

  

  那么使用核聚变技术推动的火箭到底会有多大?目前还难以估算,这要看人类能将核聚变装置小型化到什么程度,而且其能效比要比较高才行,但是基于流体力学考虑,从地球发射的火箭的样子不会有大的改变,核聚变火箭的大小也会和当今的火箭差不多,刚开始的时候,可控核聚变装置小型化很难,因此应该是一种大型或者巨型火箭。

  

  这种技术一旦成功的话,人类前往火星的探索任务期将可以从4年左右的时间减少到三个月之内,小组负责人约翰·劳斯说已经研发出使用磁场控制的等离子体流,并成功在实验室中进行了测试,已经取得了部分成功,2028年可以进行核聚变引擎首次试飞,当前需要将单独的测试实验进行合并,然而该技术瓶颈难题还有很多,总体来看核聚变火箭研究进展不大,距离其提出的2030年使用核聚变火箭前往火星还有很多路要走,但是我们应该相信将来人类终将会攻克该技术的各种难关,是可以实现基于核聚变的星际旅行的。

  

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