英国一家草创公司正在开发一种核聚变“太空拖船”,能够4个月抵达火星,4年到冥王星,比现有时刻削减一半。若能够成功,或许真的能引发太空推动技能革命,从头界说太空游览。
1、等离子体加热:运用旋转磁场将带电粒子(等离子体)加热到数亿度,远超于太阳中心温度。
2、磁场束缚:经过杂乱的电磁场体系束缚这种超高温等离子体,避免它与物理容器触摸。
3、能量提取:从核聚变反响中直接提取能量,一部分转化为推力,一部分转化为电力。
4、高速排气:发生的高能粒子流经过磁喷嘴加快,发生超越80万公里/小时的惊人排气速度。
与传统的化学火箭不同,核聚变推动具有极高的比冲(每单位推动剂发生的冲量)——约10,000至15,000秒,是最早进化学火箭的20-30倍。这在某种程度上预示着它能以很少的推动剂质量发生很多的速度改动。
这种两层才能处理了深空勘探的两大要害应战:怎么快速抵达目的地,以及抵达后怎么为各种科学活动供给满足的能量。传统上,这需求两个独立的体系(推动体系和发电体系),而DDFD将它们整合在一起,大幅度的提升了功率。
Pulsar Fusion将这项技能使用于名为太阳鸟(Sunbird)的飞行器,该飞行器规划为在轨迹上运转的太空拖船。其工作方法是:
这种规划的长处是,发射火箭只需求出示满足的动力将航天器送入地球轨迹(约9.4 km/s的速度改动),而不需求额定的燃料用于行星际游览。这能够大大削减发射质量的50-60%,大幅度下降使命本钱。
1、火星快速货运:在4-6个月时刻内将1000-2000公斤的商业货品运送到火星轨迹。
4、小行星采矿运送:将采矿设备运送到近地小行星,并将提取的资源带回地球轨迹。
5、深空望远镜运送:将先进的望远镜送到远距离轨迹(如日-地拉格朗日L2点或100天文单位外)。
Pulsar Fusion已于2023年开端在英国布莱切利制作这一发动机的原型,方案在2025年开端静态测验,并在2027年进行中心技能组件的在轨演示。
但是,这项技能面对的首要应战是操控超高温等离子体。等离子体的行为类似于杂乱的气候体系,难以预测和操控。公司正在使用AI机器学习来研讨等离子体行为数据,以处理这些技能难题。
值得注意的是,核推动技能的设想能够追溯到20世纪50年代。美国宇航局的NERVA方案(核能火箭车辆使用)曾在1973年取得了有期望的成果,但由于预算削减而被撤销。
与此同时,普林斯顿等离子体物理试验室和普林斯顿卫星体系多年来一直在开发直接聚变驱动技能,Pulsar Fusion的体系正是根据这些研讨。
所以话说回来,假如Pulsar Fusion真的成功开发并布置太阳鸟飞行器,其影响将远超太空游览时刻的简略缩短。
1、下降辐射危险:较短的游览时刻意味着宇航员暴露在有害世界辐射中的时刻更短,这是长时刻载人太空飞行的首要健康危险之一。
2、更多科学报答:更快的游览和更多的在轨电力意味着科学使命能够带着更多仪器,并进行更杂乱的试验。
3、本钱效益:虽然初始出资较高,但削减的燃料需求和更短的使命时刻或许使行星际使命在经济上更可行。
虽然应战仍然存在,核聚变太空推动技能肯定是一个重要腾跃。假如成功,它不只将改动咱们探究太阳系的方法,还或许为人类终究成为多行星物种铺平道路。