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科學家設計出“曲棍球”式磁脈沖發動機飛船
2012/07/04 15:51:07瀏覽152|回應0|推薦0

 據國外媒體報道,科學家設想在未來前往火星的旅途中,將使用到一種高科技宇宙飛船,采用一系列的“核曲棍球”式推進,通過磁脈沖將原子核相互撞擊並在一個類似曲棍球式的特殊結構中進行。目前,來自阿拉巴馬大學的物理學家小組位於漢茨維爾的工程機械和航空航天部很快就要將交付一個新型高科技系統,並稱其為Z箍縮(Z-pinch),從整體結構上看顯得“輕巧”,可以認為其工作原理如同一顆恒星的“心臟”。

  根據阿拉巴馬大學漢茨維爾分校工程系副教授賈森·卡西布裏(Jason Cassibry)博士介紹:“我們目前正在努力開發一種小型、輕便的脈沖核聚變系統,未來將其應用於深空探測等任務。如果將這套裝置放在一艘飛往火星的宇宙飛船上,那麼只需要六至八周就可以抵達火星,而不是六到八個月。”卡西布裏和他的研究團隊計劃打造一個酷似曲棍球外形的反應裝置,並通過融合鋰和氫原子核最後將它們一點點提純後的質量轉化為能量。

  其中設置有一個尺寸僅為兩英寸寬、一英寸厚的小型裝置,整體尺寸小於三寸冰球的大小,該裝置由鋰氘 (LH 2)、最輕金屬元素制造而成。核聚變反應是太陽核心位置的反應進程,由四個氘核結合並形成一個氦核並釋放出能量的過程。阿拉巴馬大學漢茨維爾分校工程系的實驗將開啟這種循環,控制原子核對撞需要極高的精確度。

  為了統籌該實驗的相關會議,來自阿拉巴馬大學漢茨維爾分校工程系、波音公司、美國國家航空航天局馬歇爾空間飛行中心的科學家們以及不斷增多的其他參與人員將開啟“十年模塊二號”機功率發生器,即DM2,而L3通訊脈沖電源的設計將使用美國國防部在上個世紀九十年代在塔拉霍馬進行的武器效果測試項目。而“十年模塊二號”機功率發生器將在今年夏天被遷往紅石軍火場(Redstone Arsenal),這裏是美國國家航空航天局生成火箭和衛星的基地。如同攝影師的閃光燈,“十年模塊二號”機功率發生器包含了電容式裝置可存儲電荷並進行釋放,形成等離子體。

  當通過電流時就會產生一個被壓縮的等離子體磁場,這就是Z箍縮效應。根據阿拉巴馬大學漢茨維爾分校工程系副教授賈森·卡西布裏介紹:其產生的能量相當於全世界能量輸出總量的百分之二十,不僅能量巨大而且體積很小,並不超過你的手指頭大小。但是如此強大的能量只能持續極為短暫的時間,僅僅為千億分之一秒。根據參與研究的科學家們介紹,我們首先要對這項概念性的研究設計進行測試,運行我們的模型並進行實際測量,該裝置還存在不穩定性,比如被電離的粒子會帶走大量的熱量,同時也將測試磁脈沖推進模型背後的理論是否是有效的。

  一旦我們對其運行機制有了很好地理解,就能將其應用在宇宙飛船的推進器上。物理學家們希望有朝一日能使用“太陽能量”,通過核聚變產生能量,阿拉巴馬大學漢茨維爾分校工程系涉及的能量工程為主流的受控核聚變,其具有獨到的設計和應用程序,與美國能源部下屬的未來能源計劃工程中設計的核聚變裝置還存在不同的地方。阿拉巴馬大學漢茨維爾分校工程系副教授賈森·卡西布裏認為該裝置將改變化學火箭時代,我們正在進行研發非常輕便的動力系統。

  如果這項研究取得持續性的進展,將衍生出一個新型裝置,其工作原理為使用電磁場形成一個噴嘴將反應物噴出,同時還將捕獲額外發散的能量進行循環利用,重新進入充電系統中。這就是Z 箍縮技術中下一個將要解決的領域。其核心部位是脈沖引擎,就如同其他火箭發動機一樣,外形上看如同一個茶壺,工作原理還是將冷物質轉變為能量和高溫氣體並推動飛船前進。

  在核脈沖發動機的工作進程中,產生的推力與航天飛機主引擎的功率相比明顯微不足道,對於動輒數百噸的行星際宇宙飛船而言,似乎感覺不到推力的存在。但是科學家認為這樣的宇宙飛船會在地球軌道上進行快速數周的加速過程,然後朝目標行星前進。

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