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核火箭時代已經到來了嗎?核火箭有什麼風險嗎?


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更新日期:2022621
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最近有一個大消息,美國能源部普林斯頓等離子物理實驗室的一位博士發明出了一種新型核聚變的火箭,其最快的速度是目前傳統火箭推進方式的10倍以上。也就是說,人類很有可能要迎來核火箭時代了。那麼核火箭與傳統火箭有什麼差別嗎?核聽起來很危險,核火箭有什麼風險嗎?對人類會帶來什麼危害嗎?

火箭是如何上天的?

我們知道,在地球上萬事萬物都會受到重力的影響,所以飛機和火箭要上天需要借助“浮起來的升力”。火箭上天的主要原理就是牛頓的第三運動定律,利用發動機產生的噴氣來獲得反作用力。而火箭獲得的噴氣就是通過火箭燃燒燃料所生成的炙熱氣體,這種反作用力是火箭推力的來源,當推力大於火箭受到的重力時,火箭就上空了。

除了上天,火箭轉彎依靠的也是燃氣舵。一般來說,現代火箭比較常見的是液態燃料,常用的火箭推進劑有四氧化二氮-肼類(偏二甲肼,一甲基肼,肼),液氧-煤油,液氫-液氧等。

化學火箭發動機最大的問題就在於它雖然能夠提供較大的推力,但是燃料的密度一般比較低,所以需要攜帶的燃料特別多。所以說如果要執行比較遙遠的任務,燃料很可能就不夠用。

實際上,除了化學推進系統之外,我們還有電力推進系統。電力的主要來源是通過太陽能電池板產生的,這種系統一般是用來為衛星提供動力,它的質量效率比化學推進系統高多了,但是硬傷卻是推力不夠大。但是由於這種系統需要陽光來提供動力,所以用來深空航行是不可能的。

如果未來人類想實現更遙遠的太空航行,那麼我們需要的是一種全新的燃料,密度更大,推力更強,能帶我們去更遠的地方。

核火箭系統

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美國能源部的等離子實驗室是如何實現核火箭的呢?希米博士采用的方法是在火箭中制造一類似托卡馬克裝置的等離子高溫磁場,這個磁場只需要將液態氫加熱到2840攝氏度,使之形成活躍度較高的氫離子,再從火箭推進器中射出就好。這個想法在太空中的可操作性還是非常強的,只要通過改變磁場就能夠控制火箭的推力,而且也更好操縱。

而且這種等離子射出的速度非常之高,所以這種系統也能夠大幅提高新型火箭的速度。也就是說本來我們需要花半年的時間才能到火星,但是現在能夠節約十分之九的時間。

其實核火箭系統並不是一個非常新的概念了,在之前也已經有很多科學家進行了實驗。目前來看,一般是有兩種核推進系統。

第一種是熱核推進,主要是在航天器裏制造一個小的核裂變反應堆加熱氣體,效率是化學推進系統的兩倍以上。第二種是核電力推進,主要通過高能核裂變來產生電力,這種推進系統又比核熱推進系統的推力高出兩倍,效率也非常之高。但是這兩種核動力系統采用的都是核裂變的基本原理。此次的新發明是基於核聚變實現的。

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為什麼研究了這麼多年核火箭一直沒有實現?

首先就是核火箭的設計一直以來都受到比較嚴格的法律法規的控制,其次就是核火箭的研發經費實在是太高了。而且將核反應堆帶上太空讓人感覺危機四伏的感覺,畢竟一旦出現問題毀滅的將是全人類,但是核聚變會讓人感覺更安全一些,能夠減少不必要的放射,並且補充燃料比較簡易。

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而實現核聚變火箭動力系統最困難的地方實際上就是可控核聚變。所以這項研究的新發明是否釋放出了一種新的信號就是,人類在可控核聚變的研究上取得了一定的進展。

核火箭動力系統的意義深遠

所有的人類都將面臨著生老病死和壽命的限制,如果我們無法提高壽命的話,我們只有讓我們的航天器越來越快我們才能去到更遠的地方。如果人類有朝一日要沖出太陽系的話,那麼尋找一種效率更高推動能力更強的火箭推進系統是大勢所趨,是人類逃離太陽系的希望。

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