劃重點(diǎn)
1、英國初創(chuàng)公司Pulsar Fusion正在制造一種核聚變火箭，可以將前往火星旅行的時(shí)間減少一半。
2、目前的太空旅行需要宇航員長期暴露在微重力和輻射環(huán)境下，容易引發(fā)健康風(fēng)險(xiǎn)。
3、利用核聚變技術(shù)，Pulsar Fusion的核聚變火箭可以大幅提高飛行速度。這種火箭有望于2025年進(jìn)行測試，2027年達(dá)到核聚變溫度。
英國航空航天初創(chuàng)公司Pulsar Fusion正在研發(fā)一種核聚變火箭。該公司表示，這種火箭將大大縮短宇航員前往火星及其他太空目的地的時(shí)間，進(jìn)而幫助人類探索目前遙不可及的地方。
目前的太空旅行需要宇航員長期暴露在微重力和宇宙輻射環(huán)境下，可能造成嚴(yán)重的健康問題。這意味著，美國宇航局（NASA）需要將未來的火星任務(wù)縮減到更短的時(shí)間內(nèi)，以便宇航員能夠健康地返回地球。他們往返以及期間執(zhí)行任務(wù)的時(shí)間，通常不應(yīng)超過4年。
然而，使用我們目前的火箭推進(jìn)技術(shù)，僅僅把宇航員送到火星就需要7個(gè)月的時(shí)間�？紤]到再返回地球的時(shí)間，火星宇航員近三分之一的任務(wù)時(shí)間將被浪費(fèi)在路上。
為了改變這種情況，總部位于英國的航空航天公司Pulsar Fusion認(rèn)為，通過利用核聚變的能量，它可以將前往火星的時(shí)間縮短一半，并將前往土星衛(wèi)星土衛(wèi)六的時(shí)間從10年縮短到兩年。
這聽起來像科幻小說，但Pulsar Fusion首席執(zhí)行官理查德迪南（Richard Dinan）表示，研發(fā)核聚變推進(jìn)技術(shù)是“必然的”。他說：“你得問問自己，人類能實(shí)現(xiàn)核聚變嗎？如果我們做不到，那么所有這些都是無關(guān)緊要的。但如果我們能做到，那么研發(fā)核聚變推進(jìn)技術(shù)是必然趨勢。這是人類不可抗拒的進(jìn)化空間。之所以會出現(xiàn)這種情況，是因?yàn)檫@種應(yīng)用是不可抗拒的。”
迪南補(bǔ)充說：“在我們不斷發(fā)展的太空經(jīng)濟(jì)中，人類對更快的推進(jìn)技術(shù)有著非常迫切的需求，而核聚變提供的動(dòng)力是目前在軌道上使用的傳統(tǒng)離子推進(jìn)器的1000倍。”
那么核聚變到底是如何實(shí)現(xiàn)的？事實(shí)上，當(dāng)兩個(gè)原子合并時(shí)就會發(fā)生核聚變。這個(gè)過程會釋放大量的能量，而不會產(chǎn)生有害的排放物。長期以來，利用核聚變一直是清潔能源領(lǐng)域追求的目標(biāo)。
通過將超熱等離子體放入電磁場中，幾個(gè)研究小組已經(jīng)成功地觸發(fā)了核聚變反應(yīng)，只是目前持續(xù)的反應(yīng)時(shí)間很短�，F(xiàn)在的挑戰(zhàn)在于，如何維持這個(gè)過程。Pulsar Fusion首席財(cái)務(wù)官詹姆斯蘭伯特（James Lambert）表示：“科學(xué)家們還無法控制湍流等離子體，因?yàn)樗患訜岬綌?shù)億度時(shí)，反應(yīng)就會停止。”
Pulsar Fusion公司的計(jì)劃是制造一種核聚變火箭，利用原子反應(yīng)產(chǎn)生的排氣速度，最終推動(dòng)航天器以80萬公里的時(shí)速前進(jìn)。目前，載人火箭有史以來最快的飛行時(shí)速是近4萬公里。
對Pulsar Fusion來說，深空旅行的未來完全取決于核聚變推進(jìn)技術(shù)。用于太空推進(jìn)的核聚變技術(shù)比在地球上用于發(fā)電的核聚變要簡單得多，部分原因是太空中非常寒冷，近乎完全真空，這有利于核聚變反應(yīng)。這些反應(yīng)產(chǎn)生的龐大能量將產(chǎn)生超快的飛行速度，與現(xiàn)有的推進(jìn)系統(tǒng)相比，只需要很少的燃料。
如果Pulsar Fusion能夠成功，其核聚變火箭將大大減少將人類和無人器送往太陽系其他目的地的時(shí)間。該公司推進(jìn)工程師亞當(dāng)貝克(Adam Baker)說：“核聚變火箭可以讓我們把人送到火星，并在幾周內(nèi)把他們帶回來，而不再需要幾個(gè)月甚至幾年時(shí)間。它可以讓我們往返太陽系內(nèi)外，送人去看土星光環(huán)或木星的衛(wèi)星。”
Pulsar Fusion最近與航空航天研發(fā)公司普林斯頓衛(wèi)星系統(tǒng)公司(PSS)合作進(jìn)行了一項(xiàng)研究，該研究將使用人工智能來模擬核聚變火箭發(fā)動(dòng)機(jī)中熱等離子體的行為。該公司還宣布已經(jīng)開始在英國建造長達(dá)8米的大型聚變反應(yīng)室，并力爭成為第一家在太空中發(fā)射核聚變動(dòng)力推進(jìn)系統(tǒng)的公司。
Pulsar Fusion的目標(biāo)是在2025年開始啟動(dòng)該反應(yīng)室，并在2027年達(dá)到核聚變溫度。在那之后將是在軌道上進(jìn)行一次試射，以證明核聚變火箭有可能為下一個(gè)太空探索時(shí)代提供動(dòng)力。
即使這樣的系統(tǒng)非常昂貴，但迪南稱：“太空中的速度是可以用金錢買來的。如果我能在太空中為你節(jié)省很多時(shí)間，我們就可以向你收取相關(guān)費(fèi)用。”
這項(xiàng)技術(shù)的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于，即使它還沒有在當(dāng)前系統(tǒng)中得到證明，但其基本物理原理很好理解：核聚變的工作原理與太陽相似，即將超熱等離子體限制在電磁場中。蘭伯特稱：“難點(diǎn)在于了解如何在電磁場中保持和限制超熱等離子體。等離子體的行為就像天氣系統(tǒng)一樣，用傳統(tǒng)技術(shù)很難預(yù)測。”
迪南說：“我們目前制造的衛(wèi)星發(fā)動(dòng)機(jī)，排氣速度高達(dá)每秒40公里。我們希望通過核聚變能將這個(gè)速度提升10倍以上。如果我們的火箭測試能夠在2027年向航空航天合作伙伴演示時(shí)達(dá)到核聚變溫度，那么該技術(shù)有可能將火星任務(wù)時(shí)間減半，將飛往土星的時(shí)間從8年減少到2年，并最終使人類能夠離開我們的太陽系。”
他補(bǔ)充說：“即使我們在2025年開始早期發(fā)射，我們也會讓現(xiàn)有的合作伙伴在每一步都保持最新狀態(tài)，我們將能夠知道我們是否在正確的軌道上。然后，我們將需要在軌道上進(jìn)行一次試射。對于核聚變社區(qū)來說，人工智能確實(shí)有潛力幫助我們開發(fā)出能夠進(jìn)行星際空間旅行的引擎。”
迪南最后表示：“如果我們要在人類有生之年離開太陽系，據(jù)我們所知，除了核聚變，沒有其他技術(shù)可以做到這一點(diǎn)。”
在成立11年來的大部分時(shí)間里，Pulsar Fusion主要專注于核聚變研究。最近，該公司開始開發(fā)可以在研究繼續(xù)的同時(shí)帶來收入的產(chǎn)品，即用于航天器的霍爾效應(yīng)電動(dòng)推進(jìn)器和第二級混合火箭發(fā)動(dòng)機(jī)。2022年，Pulsar Fusion還獲得了英國航天局的資助，與核先進(jìn)制造研究中心和劍橋大學(xué)共同開發(fā)基于核裂變的推進(jìn)系統(tǒng)。（文/金鹿）
