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使用磁场定制推力,新型聚变火箭将使到达火星速度快10倍

字号+作者:admin 来源:科技 2021年05月14日

聚变火箭的艺术示意图。 图片图源:美国能源部普林斯顿等离子体物理实验室 科技日报记者冯卫东 美国科学家设计了一种新型聚变火箭,该设备利用磁场从火箭背面发射等离子体粒子...



  聚变火箭的艺术示意图。
图片图源:美国能源部普林斯顿等离子体物理实验室
科技日报记者 冯卫东
美国科学家设计了一种新型聚变火箭,该设备利用磁场从火箭背面发射等离子体粒子,从而推动飞船穿越太空。与目前使用电场推动粒子的火箭推进器相比,这项创新技术将使人类奔赴火星的速度快10倍。使用磁场还让科学家能够为特定太空任务定制推力的大小。
等离子体是由自由电子和原子核组成的物质的热态,占可见宇宙的99%,能够产生大量能量。科学家一直在实验室复制核聚变,以期利用其动力为穿越深空的火箭提供动力。当前使用电场推动粒子的等离子推进器只能产生较低比冲或速度。
但是,在美国能源部普林斯顿等离子体物理实验室(PPPL)和国家能源研究科学计算中心进行的计算机模拟显示,使用磁场的新型等离子推进器在概念上可产生每秒数百公里的排气速度,比其他推进器快10倍。
发明该项技术的法蒂玛·埃布拉希米博士称,在太空飞船开始飞行阶段拥有较快速度,可使宇航员尽快到达要去的红色星球。“这样的长途旅行要花费数月或数年,因为化学火箭发动机的特定冲力非常低,飞船需要一段时间才能达到最高速度。但是,如果基于磁重联技术制造推进器,我们就可在更短的时间内完成长距离飞行任务。”
尽管使用聚变技术为火箭提供动力并不是一个新概念,但埃布拉希米设计的推进器与目前领先的推进器在3个方面有所不同。
首先是改变磁场强度可增加或减少推力的大小,使得宇航员在穿越太空的黑暗深渊时可以更好地进行操纵;其次,新的推进器通过喷射等离子体粒子和磁泡(等离子粒团)来产生动力,等离子粒团为推进器增添了新动力,目前还没有其他推进器将等离子粒团纳入其中;第三,本概念研究中利用磁场从火箭后部喷射等离子体粒子,而其他类似的概念推进器使用的是电场。
该项概念研究成果发表在《等离子体物理学》杂志上。

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