美国科学家设计了一种新型聚变火箭,它利用磁场从火箭背面发射等离子体粒子,从而推动航天器穿越太空。与目前使用电场推进粒子的火箭推进器相比,这项创新技术将使人类前往火星的速度提高10倍。利用磁场,科学家们还可以为特定的太空任务定制推力。
等离子体是由自由电子和原子核组成的热态物质,占可见宇宙的99%,能产生大量能量。科学家们一直在实验室复制核聚变,以便利用它的能量驱动火箭穿越深空。目前,电场驱动的等离子推力器只能产生较低的比冲或比速。
然而,美国能源部普林斯顿等离子体物理实验室(PPPL)和美国国家能源研究与科学计算中心进行的计算机模拟显示,这种使用磁场的新型等离子体推进器在概念上可以产生每秒数百公里的排气速度,比传统的推进器快10倍其他推进器。
发明这项技术的法蒂玛·易卜拉希米博士说,在飞船飞行之初,它的速度更快,因此宇航员可以尽快到达这颗红色星球。”如此漫长的旅程需要数月或数年的时间,因为化学火箭发动机的比冲量非常低,航天器要达到最大速度需要一段时间。不过,如果我们基于磁重联技术建造推进器,我们可以在较短时间内完成远距离任务。”
虽然利用聚变技术为火箭提供动力并不是一个新概念,但易卜拉希米设计的推进系统在三个方面与目前领先的推进系统有所不同。
首先,改变磁场强度可以增大或减小推力,使航天员在穿越黑暗的太空深渊时能更好地操作;其次,新型推力器通过喷射等离子体粒子和磁泡(等离子体粒子)产生动力,为推力器增加了新的动力。目前,还没有其他推进器将等离子体粒子纳入其推进系统第三,在这个概念研究中,等离子体粒子是利用磁场从火箭尾部喷射出来的,而其他类似的概念推进器则是利用电场。
这项概念性研究的结果发表在《等离子体物理学》杂志上。