科學家立豪言:100年內造出核聚變飛船

2020-11-23 驅動之家

伊卡洛斯星際計劃是個不折不扣的科幻大片,科學家試圖在100年內造出新穎的核聚變動力飛船,其航行的目標為半人馬座阿爾法星。

半人馬座阿爾法星作為距離太陽系最近的恆星系統之一,僅有4.2光年左右,伊卡洛斯董事會成員、星際航行項目副主管羅伯特·弗裡蘭正在籌備建造第一艘恆星際飛船。

在去年11月於美國舉行的星際研討會上,他提出了未來星際飛船的概念,具有高速、新穎以及建造時間短的特點,並命名為「螢火蟲」號。

從這張想像圖可以看出,羅伯特·弗裡蘭賦予了「螢火蟲」號新穎的外觀,造型完全異於傳統科幻片中的宇宙戰艦,尾部的核聚變發動機產生明亮的光芒,就像一隻的宇宙空間中飛行的「螢火蟲」。羅伯特·弗裡蘭也希望「螢火蟲」號能夠通過美國宇航局的恆星際飛行項目,讓這艘飛船的建造得以延續下去。

面對造型新穎的「螢火蟲」號,不少科幻迷產生了質疑,這樣的設計到底能不能作為星際航行的母艦。羅伯特·弗裡蘭認為這個設計足以讓硬科幻迷放心,整艘飛船的形態是根據當前的物理規則而設計,比如尾部漂亮的曲線遵循核聚變驅動裝置實際產生的熱負荷,能夠最大限度減少結構質量並達到散熱效果,飛船上的許多設計也符合科學定律。

「螢火蟲」號使用了氘-氘(DD)高功率Z-pinch聚變堆,即Z箍縮。通過軸向電流產生磁場作用於電荷束流,進而引發電荷束流向中心軸箍縮,該技術在20世紀60年代末就開始探討研究,但由於等離子體的不穩定性而擱置,直到數十年後華盛頓大學的科學家再次將其納入研發項目。

華盛頓大學研究人員Uri Shumlak解決了等離子體的不穩定性,同時美國桑迪亞國家實驗室也在進行Z-pinch裝置的研發,美國宇航局亨茨維爾工廠也準備在今年進行實驗室測試。

純氘聚變裝置將是「螢火蟲」號上的主要動力結構,部分技術目前已經普遍應用在坎杜型裂變反應堆上,由此我們可以很容易獲得原料。當然目前Z-pinch裝置還存在較大的問題,比如高能中子輻射、X射線輻射等都可能危及飛船的安全性。

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    工欲善其事必先利其器,若想徵服宇宙,各項性能優越的飛船是必不可少的。而隨著聚變的發展,聚變飛船成為了可能。自然界中最容易實現的是氘與氚的聚變,這種反應在太陽上已經持續了50億年。可控核聚變俗稱人造太陽,關於人造太陽的具體知識,與核聚變的發展史,我在之前的文章中寫過,這裡就不具體闡述了,有興趣的可以看看。
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