2013年04月11日 星期四
核聚变火箭:载人往返火星仅需数月
晨风

    ■ 新知

    长期以来载人火星探测一直是一个看似遥遥无期的梦想。但是现在,天文学家们或许已经朝着这一目标又迈进了一步。据美国物理学家组织网站报道,美国的研究者开发出一种独特的核聚变推进技术,这和驱动太阳和恒星发光发热是相同的机理。

    美国华盛顿大学以及美国雷特蒙德(Redmond)地区的空间推进技术公司正致力于开发一种新型核聚变驱动火箭,该火箭的研制成功将会扫清横亘在载人火星探测前方道路上的一系列障碍,包括长时间太空飞行、超高的费用以及健康风险等等。

    美国宇航局估计,基于现有技术,载人往返火星将至少需要4年的时间。这样一来在整个过程中将要耗费的化学燃料和资金就将非常惊人——光发射费用就将耗去120亿美元。斯洛和他的团队已经在杂志上发表了他们的最新计算结果,评估了借助新型核聚变火箭往返火星,假设分别耗时30天或90天时将会需要的花费金额。使用核聚变技术之后,火星载人飞行将会变得更加实际也更加经济。

    但是这项技术是否真的能够实现?研究团队相信答案是肯定的。他们已经在实验室中实现了整个过程的测试。现在他们面临的问题就是将这些分别进行的部件实验组合到一起进行整体实验,并实际检验核聚变的技术方案。研究组开发出一种特殊的等离子体,其被自身的磁场束缚。当这些等离子体在磁场中受到强烈压缩时便会发生核聚变。此前实验小组已经在实验室中成功验证了这项技术。

    驱动火箭只需要非常少的核聚变燃料,一粒沙子那么多的核聚变燃料的推进力就和一加仑普通化学燃料相当。为了实现核聚变推进,研究组在磁场中的等离子体周围使用金属环内爆,从而对等离子体施加强大的向心压力,进而引发核聚变。周围的金属环形成一个外壳激发核聚变的发生,但仅仅持续几个微秒。但尽管只有这么短的压缩时间,但发生的核聚变作用已经足以产生足够能量迅速加热并导致外壳离子化。此时在超高温下蒸发的金属外壳便会被高速喷出火箭喷口从而推动火箭前进。这一过程大约每隔一分钟重复一次,驱动火箭不断加速飞行。

    一谈到核聚变的话题人们就会有一些顾虑,因为它让人想到核武器,但是在其它方面的应用是非常不一样的概念。研究者表示,用于推动火箭的聚变能相比氢弹爆炸的能量而言要小上10亿倍,这种规模的聚变无法引发显著的爆炸。另外,斯洛的设计方案中还包括使用强磁场来约束核聚变反应的产物,使其离开火箭并防止它伤害飞船中的任何乘员。

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