聚變能動力航天器或十年內問世 有望讓探測器在兩年內進入土星

2019-06-17 10:09:45 來源: 科技日報 作者: 劉霞

位于新澤西州普林斯頓等離子物理實驗室的“普林斯頓場反轉結構裝置”(PFRC-2)。圖片來源:美國太空網

科技日報北京6月16日電 (記者劉霞)據美國太空網近日報道,美國研究人員稱,聚變能動力航天器或于十年內問世——“直接融合驅動”(DFD)發動機有望在2028年左右首次“上崗”,讓探測器在兩年內到達土星。

項目團隊成員、普林斯頓衛星系統副總裁斯蒂芬妮·托馬斯說,小型貨車大小的DFD體重約1噸,可幫助機器人宇宙飛船在短短兩年內飛到土星;在發射5年內到達冥王星。相比之下,美國國家航空航天局(NASA)的“卡西尼”號探測器歷時6.75年才到達土星;“新視野”號歷時9.5年才到達冥王星。

此外,該發動機動力強勁,可應用于很多太空探測任務中。例如,DFD可為NASA目前計劃的“月球軌道空間站”(門戶)提供動力;也可在月球和火星基地“大顯身手”。

據托馬斯介紹,DFD內部將包含磁性氦-3和氘——一種特殊的重氫熱等離子體。這些元素的原子會在這個等離子體中融合,產生大量能量,且幾乎沒有輻射。熔化的等離子體將加熱在限制區域外流動的冷的推進劑,推進劑從發動機后部的噴嘴噴出,產生推力。所有這些熱量會轉化成很大的功率,可能在1—10兆瓦之間,DFD將利用“布雷頓循環”發動機將大部分熱量轉化為電能。

托馬斯說,這意味著DFD在到達目的地后,可以完成大量科學工作。例如,配備聚變裝置的冥王星軌道飛行器可將能量發射到該星球表面的著陸器,并將高清視頻發送回地球。

核聚變難以駕馭,目前還沒有人成功展示出全面的、商業上可行的聚變反應堆,但托馬斯團隊認為,他們的概念會取得成功。她說:“DFD與其他聚變反應堆概念不同。這一概念尺寸小、操作簡單、低輻射,還有獨特的等離子加熱方法。”

DFD團隊最近從各種機構獲得了資金來推動這一概念的發展。DFD得到了NASA“創新高級概念計劃”提供的兩輪資助,今年也獲得了“高級研究項目局—能源”(ARPA-E)獎。

總編輯圈點

人類未來發展需要高效、穩定、清潔的可再生能源,核聚變能源可能是最理想的選擇之一。今年春節上映的科幻電影《流浪地球》中,帶著地球去流浪的行星發動機用的就是核聚變能。如果說行星發動機的想象過于天馬行空的話,聚變能動力航天器的誕生倒是值得期待。一旦研制出爐,這種技術將大大提高人類探索太空的效率,而且還能為汽車、火車等地面交通工具所用能源帶來巨大變革。

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責任編輯: 夏青
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