核聚變火箭

現有技術讓太空人往返火星約需500天，但美國科學家正研製一種利用核聚變技術驅動的火箭，可將往返時間縮短至半年左右。他們預測，數十年核心聚變火箭就將幫助人們進行火星等深空探索。

基本介紹

• 中文名：核聚變火箭
• 外文名：Nuclear fusion rockets

簡介

科學家構想了使用核聚變火箭將人類送入火星軌道的新藍圖，藝術家構思的核聚變火箭配備了太陽能電池板，主要用於宇宙飛船啟動段的能量收集。來自華盛頓大學的研究人員稱，人類一直無法實現快速行星際航行，核聚變動力技術將為我們帶來新的能量源，採用與太陽類似的聚變反應。該機構的科學家正在雷蒙德空間推進公司進行聚變火箭動力的研究，將其套用於深空航行還需要掃除很多障礙，比如建造成本高昂，飛行過程中能否確保太空人的健康等。

科學家試圖打造全新概念的核聚變火箭

華盛頓大學科學家試圖打造全新概念的核聚變火箭，採用磁場控制炙熱的電漿流，使之在被壓縮等過程後釋放出聚變能量。

設計原理

華盛頓大學航空航天學副教授約翰·勞斯認為利用現有的化學能火箭幾乎不可能完成地月系之外的行星際載人探索，形成對火星乃至更遠天體的探索需要一個更強大的能源，由該機構研究小組提出的核聚變宇宙飛船前往火星計畫已經有了詳細的計算機建模和初步實驗結果，並獲得了第二輪研究經費。科學家構想的核聚變火箭採用電漿噴射流技術，將藍色的電漿流注入火箭噴嘴，在各層金屬環（鋰金屬）結構控制的壓力室內被壓縮，將能量突然釋放出來，使得鋰金屬在磁場控制下的噴嘴區域蒸發、電離，由此產生了可驅動火箭前進的推力。

NASA估計依據現有的宇航技術，人類要往返火星需要超過四年的時間，大型化學能火箭打造出的空間系統非常昂貴，發射成本估計會超過120億美元，研究小組計算顯示，使用了核聚變動力後，前往火星探索任務期大約在30至90天，新型動力會使空間旅行更加實用、成本更低。但是，這一技術真實可行嗎？約翰·勞斯認為實驗室測試已經取得了部分成功，當前需要將單獨的測試實驗進行合併，科學家已經研發出使用磁場控制的電漿流，並成功在實驗室中進行了測試。

研究小組設計的核聚變火箭只需要質量很低的核材料，一粒沙子大小的核材料相當於一加侖的火箭燃料，聚變系統中會形成強大的磁場，將電漿壓縮，點燃核聚變的過程僅幾微秒，可在極端的時間內釋放出足夠的能量。整個過程可被快速重複，這樣就能產生推力驅動宇宙飛船。

核聚變發動機噴嘴部位的示意圖

核聚變發動機噴嘴部位的示意圖，藍色表示電漿流的注入情況，紅色環結構是鋰金屬環

華盛頓大學電漿動力學實驗室使用兩個巨大的高強度鋁磁鐵模擬聚變動力火箭，從某種意義上說，新型核聚變裝置是通過壓縮電漿流形成聚變能量，科學家準備在今年夏天進行一次實驗，支持該系統的設備和工藝上較為簡單，將電容器與巨大的磁鐵進行接掛，觸發電容器的同時還將提供100萬安培的電流，短時間內作用於磁鐵並快速壓縮金屬環，這些機械的加工工藝和儀器使用都十分簡單，甚至可以在宇宙空間中進行設計作業。

使用核聚變技術的宇宙飛船在製造過程中也會引起巨大的關注，這是因為核聚變的原料製造流程與核武器存在一定的關聯，在使用方式上就存在許多不同的地方，在科學家約翰·勞斯的構思下，將核聚變打造成火箭的動力，可以減少對化學能火箭的依賴，新型概念的核聚變火箭會使用一個強大的磁場將參與核聚變反應的材料控制住，並驅導聚變物質的行為，使之遠離太空人。

工作原理

所謂核聚變，是指兩個或兩個以上原子核結合反應，從而獲得巨大能量。太陽與恆星發光發熱，就是因為它們的內部發生了核聚變反應。人類還根據核聚變反應製造出氫彈。

核聚變火箭測試艙

核聚變火箭工作原理是，先將氫的同位素氘氚電漿注入一個金屬室，然後利用磁場壓縮等技術讓電漿發生核聚變，從而獲得驅動能量。飛船上還裝有太陽能電池板以收集太陽能，提供觸發核聚變所需的初始能量。研究人員說，他們正製造與真實火箭工作時差不多大小的核聚變實驗設備，希望2014年能取得突破。

主要任務

美國總統歐巴馬已提出，美國要在2030年中期將美國太空人送上火星。因此，研製更先進的推進系統成為美國航天局的一個主要任務。美國航天局通過“創新型先進理念項目”給MSNW與華盛頓大學組成的核聚變火箭研製小組提供資金支持。