宇宙隨想(三)駕駛一艘飛船 飛進太陽裡去

2020-10-08 開心小魚

太陽,太陽系唯一的恆星,一個地球體積130萬倍的等離子體灼熱大火球,表面溫度6000°C,核心溫度1500萬 °C。其通過內部無時不刻的氫聚變,不斷的向周圍輻射著光和熱。

目前地球上最耐熱的材料是碳化鉭,熔點3983 °C。這意味著任何材質的飛船,僅僅靠近太陽就要被它融化。

目前人類掌握的材料性能,已經逼近了物理上限,而要想擁有可以長時間承受1500萬高溫的材料,基礎學科將需要數十次大爆發才可能。算算時間,5千年只爆發了一次,估計不等個數十上百萬年,等不到那一天。

我不想等,真的,為什麼我這一生就不能知道恆星的奧秘呢,不能到了我這,我能知道的只有996是福報的說辭。

那麼,抵抗極限高溫的方法有嗎,有!

並且人類已經應用許久,技術累積已經接近完善,徵服太陽,並不是天馬行空的幻想。

這個方案正是人工可控核聚變領域的成果之一,磁約束核聚變方式中的磁場控制高溫技術。

太陽核心的天然核聚變可以持續發生的原因,在於高達3000億大氣壓的壓力和1500萬度的高溫,這是催化核聚變的必須條件之一。

為了實現人工核聚變,需要模擬太陽核心的物理條件,但是3000億大氣壓的環境絕對無法滿足,那麼就繼續提升溫度,達到上億度,讓原子核與電子分離,並且溫度越高,原子核的運動越劇烈,氘氚原子核不斷的撞擊融合,產生的能量大於為驅動聚變反應而輸入的能量,核聚變持續自持,嗯,電來了。

磁約束原理圖

這裡我想到一個趣事,上世紀50年代法國第一座核裂變電站由於技術原因為保持持續發電,需要不斷從外部輸入電力,結果輸入的電力遠遠大於製造的電力,越發電越虧本。當然,現在法國的技術是世界前列,成功的背後,都是有著無數彎路的。

上億度的溫度,任何材料製造的容器壁都不能承受這樣的高溫,那就製造一個磁場,讓離子在磁約束設備內做環繞高速運動。

這類設備,最常見的是託卡馬克裝置,我國合肥的「東方超環」,日本的JT-60,英國的JET等世界領先的核聚變研發設備,都是此類。

這就是隔絕超高溫的方法,應用到飛船上,可以製造一個強力磁場圍繞飛船,射向飛船的超高溫粒子,在其沒有接觸到船艙的時候,就將被磁場反彈出去。

熱能由熱傳導、熱輻射和熱對流這三種方式來實現,太陽上沒有空氣,只要不讓粒子打中船艙,熱無法傳導,安逸了。

這時候我想到了飛船屁股怎麼辦,全包起來無法噴射工質而推進飛船了,看來需要將磁場分幾個區域,噴口這裡需要電子控制閉合獨立的磁場,強力噴射推進時打開,噴完就關門。

還是有問題,不同電性的粒子受電磁力的方向不一樣,一個磁場很難保證反射全部的粒子,並且,中子是中性,不帶電,磁場無法影響,一個疏忽,飛船就要化為離子態,就要愧對太空人一生。

有辦法,目光再回到可控核聚變的成果上來,慣性約束核聚變,這是用數百道雷射互不幹擾的打在直徑3毫米的金屬小球上,激發核聚變的過程。

現在,我們可以將雷射發生器裝在飛船上,這些超高溫粒子們,速度只有光速的千分之幾,百分之幾,在高速計算機的控制下,他們的路徑無所隱藏,打飛它們。

好了,加上船艙內部鋰6屏蔽層,安全問題這下解決了。如果擔心熱量,還可以加一個液氨層給電磁場和飛船內部做冷卻。就是路程有點遠,1億5千萬公裡,相當於3個地球到火星的距離,按照現在化學飛船的速度,大約需要飛3年。


至於輔助動力補給,有3個方案,大量高能光子擊中船艙,可以轉換成電能。飛船內部安裝垂直於其軸線的小磁場,利用磁流體發電機的原理切割磁力線,也可以產生電能,此外,漏網中子擊中船艙,可以與屏蔽層的鋰6發生反應產生熱能。

在太陽內航行,能源採集,源源不絕。

一切就緒了,唯一缺少的就是長途星際旅行的經驗,這要等美國2035年火星載人登陸完成後進行了。

就要去這裡


還要什麼呢,太空人的勇氣,太空航行,唯有勇者留其名。

想了想,這艘飛船可以在太陽內部穿梭,但是不能太深入,不是溫度的原因,而是壓力。直徑130萬公裡的太陽太大了,進入的過深,飛船要被重力壓扁,怎麼對抗引力,我貧瘠的想像力想不到解決方案了。

還想寫到降落在太陽的內核上,看一看流動的液態氫氦原子電漿是什麼樣子。真可惜,科學不允許這麼做了。

和降落中子星比較一下,還是穿梭太陽容易的多。

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