聚變驅(qū)動(dòng)的宇宙飛船可能很快就不會(huì)再只是科幻小說(shuō)中的夢(mèng)想了。研究人員說(shuō)，如果一切按計(jì)劃進(jìn)行的話(huà)，DFD引擎(Direct Fusion Drive，直接融
聚變驅(qū)動(dòng)的宇宙飛船可能很快就不會(huì)再只是科幻小說(shuō)中的夢(mèng)想了。
研究人員說(shuō)，如果一切按計(jì)劃進(jìn)行的話(huà)，DFD引擎(Direct Fusion Drive，直接融合)將能夠在2028年左右首次投入使用。
這對(duì)太空迷來(lái)說(shuō)將會(huì)是一個(gè)大新聞，項(xiàng)目組成員說(shuō)，這個(gè)小型貨車(chē)大小的DFD有效負(fù)荷重量可以達(dá)到22000磅(一萬(wàn)公斤)，并且只需要用兩年的時(shí)間就能到達(dá)土星，或者在發(fā)射五年內(nèi)到達(dá)冥王星。(對(duì)比數(shù)據(jù)：美國(guó)宇航局的卡西尼號(hào)探測(cè)器花了6.75年的時(shí)間才到達(dá)土星，而該機(jī)構(gòu)的新視野號(hào)探測(cè)器花了9.5年的時(shí)間才到達(dá)冥王星。)
此外，該發(fā)動(dòng)機(jī)還可以作為一種強(qiáng)大的動(dòng)力源，這意味著該技術(shù)可以在地球以外的地方有廣泛應(yīng)用。
上個(gè)月底，新澤西州普林斯頓衛(wèi)星系統(tǒng)副總裁、項(xiàng)目組成員斯蒂芬妮·托馬斯(Stephanie Thomas)在與美國(guó)國(guó)家航空航天局(NASA)未來(lái)太空行動(dòng)工作組(Future in space Operations working group)發(fā)表的一次演示中說(shuō)，目前，這可能有助于美國(guó)宇航局計(jì)劃中的月球軌道空間站，以及月球和火星基地。
DFD是普林斯頓場(chǎng)反轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)(PFRC , Princeton Field-Reversed Configuration)的一個(gè)變體，PFRC是普林斯頓等離子體物理實(shí)驗(yàn)室(PPPL)的Samuel Cohen在本世紀(jì)初發(fā)明的一個(gè)聚變反應(yīng)堆概念。托馬斯解釋說(shuō)，DFD基本上就是一個(gè)開(kāi)放式的PFRC反應(yīng)堆，通過(guò)排氣流來(lái)產(chǎn)生推力。
DFD的內(nèi)部將含有氦-3和氘的熱等離子體，氘是一種特殊的“重”氫，其原子核中有一個(gè)中子(與沒(méi)有中子的“正常”氫相反)。托馬斯說(shuō)，這些元素的原子會(huì)在等離子體中發(fā)生融合，產(chǎn)生大量的能量，和非常少量的危險(xiǎn)輻射。
聚變等離子體會(huì)加熱在裝置外流動(dòng)的冷卻推進(jìn)劑，隨后這種推進(jìn)劑會(huì)由發(fā)動(dòng)機(jī)后部的噴嘴噴出，從而產(chǎn)生推力。
托馬斯說(shuō)，所有的熱量都轉(zhuǎn)化成大量的能量——可能在1到10兆瓦之間。DFD將利用這種能量，使用“布雷頓循環(huán)”發(fā)動(dòng)機(jī)將大部分熱量轉(zhuǎn)化為電能。
這意味著DFD任務(wù)在到達(dá)目的地后可以進(jìn)行大量的科學(xué)工作。托馬斯說(shuō)，舉例來(lái)說(shuō)，一個(gè)裝有聚變裝置的冥王星軌道飛行器可以將能量向下發(fā)送到冥王星表面的著陸器上，同時(shí)還可以向地球發(fā)回高清視頻。
不過(guò)，核聚變一向都具有難以駕馭的傳奇色彩;目前，還沒(méi)有人成功地展示出一個(gè)在商業(yè)上可行的完整聚變反應(yīng)堆。(就像一個(gè)老笑話(huà)說(shuō)的那樣，“核聚變是未來(lái)的能源，而且永遠(yuǎn)都是。”)但是托馬斯和她的團(tuán)隊(duì)認(rèn)為他們的概念有很大的成功機(jī)會(huì)。
“DFD不同于其他聚變反應(yīng)堆的概念，”她說(shuō)，她提到了該概念的體積小、操作干凈、低輻射和獨(dú)特的等離子體加熱方法(使用無(wú)線(xiàn)電波天線(xiàn))。
DFD小組最近已從各種機(jī)構(gòu)獲得資金，以繼續(xù)發(fā)展這一概念。例如，該小組2016年至2019年的工作得到了美國(guó)宇航局創(chuàng)新先進(jìn)概念項(xiàng)目(NASA innovation Advanced Concepts program)兩輪資金的支持，該項(xiàng)目旨在培育具有潛在革命性的太空飛行技術(shù)的發(fā)展。
DFD今年還獲得了先進(jìn)研究項(xiàng)目機(jī)構(gòu)-能源(ARPA-E)獎(jiǎng)，該獎(jiǎng)將資助該小組在明年的進(jìn)一步研究。
該團(tuán)隊(duì)已經(jīng)通過(guò)PFRC-1實(shí)驗(yàn)和PFRC-2展示了一些核心概念。PFRC-1實(shí)驗(yàn)于2008年至2011年在PPPL運(yùn)行，PFRC-2實(shí)驗(yàn)?zāi)壳皠t正在運(yùn)行。研究人員尚未實(shí)現(xiàn)核聚變，但他們希望能夠在本世紀(jì)20年代中期的PFRC-4實(shí)驗(yàn)中實(shí)現(xiàn)核聚變。
在實(shí)現(xiàn)核聚變不久之后，一個(gè)飛行原型機(jī)就會(huì)面世。托馬斯說(shuō)，在一次成功的演示飛行之后，最早的真正飛行任務(wù)可能會(huì)在2028年進(jìn)行。
關(guān)鍵詞： 聚變驅(qū)動(dòng)宇宙飛船 DFD引擎
