NASA正在与一家叫豪威工业(Howe Industries)的私营公司合作,开发一种基于基于脉冲裂变聚变(Pulsed Fission Fusion)概念的脉冲等离子火箭火箭(PPR),可以产生高达10吨(100,000牛顿)的推力,比冲5000秒,远远超过目前的其他深空推进技术,可以将安装重型防护罩的载人飞船在5-8周内发射到火星。
Pulsed Fission Fusion是1950年代开发核武器时发展起来的,已投入使用的裂变点火聚变系统,NASA希望将其和Z箍缩结合起来,触发热核氘聚变产生大量中子,在周围的铀或钍衬里中诱发裂变反应,释放出足够的能量来约束和加热聚变等离子体,然后使用磁喷嘴将其喷射出去产生强大的推力。
Z箍缩技术是最早开始研究的可控核聚变技术,利用等离子体轴向电流产生的强大环形磁场压缩自身,达到极高的温度从而触发核聚变,理论上等离子体电流越大,压缩的温度和密度越高。此前一家名为Zap能源的公司,已经在Z箍缩装置中实现了50万安培的稳定电流,正在建造100万安培电流的下一代装置,而他们的预计是65万安培就可以实现Q=1的可控核聚变。
NASA脉冲裂变聚变团队此前的研究表明,通过将裂变-聚变目标封装在液态锂外壳中并提供电流回路,这种改进的Z箍缩推进系统能够达到裂变临界状态,随后裂变能量会提升聚变反应速率,产生更多的中子,从而进一步促进裂变反应。这种推进系统可以提供开放式循环聚变推进装置的效率,同时又具有裂变系统相对较小的尺寸和简单性,理论上可以实现30000秒的比冲,从而可以在一个月内到达火星,从根本上提高人类探索太阳系及更远地方的能力。(文转自徐德文科学频道)
![](http://tiebapic.baidu.com/forum/w%3D580/sign=7c272137f0003af34dbadc68052bc619/cdcd36d3d539b6007007ce89af50352ac75cb7c3.jpg?tbpicau=2025-02-23-05_f7d4dd4327806020427dc2612cdda977)
![](http://tiebapic.baidu.com/forum/w%3D580/sign=da1b3a15db16fdfad86cc6e6848e8cea/aec5a7efce1b9d16800e5b5fb5deb48f8d5464c3.jpg?tbpicau=2025-02-23-05_46f852b778c3630960092a55c23e3501)
综上所述从技术和应用的角度来看,Z箍缩核聚变火箭引擎可能确实比核聚变发电更早实现。以下是一些理由和分析:
1.操作模式:
火箭引擎:可以采用脉冲式操作,短时间内释放大量能量,用于航天器的推进。这种方式在技术实现上相对简单,因为不需要维持长时间稳定的核聚变反应。
发电:需要长期稳定的能量输出,需要非常精确的控制和持续的等离子体稳定性。这种持续性和稳定性的要求极大地增加了技术难度。
2.热管理:
火箭引擎:虽然需要处理高温高压,但由于运行时间较短,相对容易解决。
发电:需要长期耐受高温高压和中子辐射,对材料的耐久性要求更高。
3.控制系统:
火箭引擎:短时间的启动和控制相对简单。
发电:需要复杂的控制系统以维持长期稳定的反应,并且需要高效的能量转换系统
4.经济和应用需求
火箭引擎:航天技术的快速发展和对高效推进系统的迫切需求,可能推动聚变火箭引擎的优先研发。尤其是太空探索和深空任务,对高效推进系统有着强烈需求。
发电:尽管清洁能源需求也很迫切,但聚变发电技术的复杂性和巨大的初始投入,导致其商业化应用进程较慢。
5.技术实现的可行性:
火箭引擎:实现脉冲式聚变反应的技术门槛相对较低,可以在较短时间内投入应用。甚至在技术不完全成熟的情况下,也可以通过调整任务和操作模式实现部分应用。
发电:需要在技术上完全成熟,并且必须解决稳定性和经济性的问题,才能实现大规模商业化应用。
6.历史经验
从历史经验来看,许多先进的技术最早的应用往往是在军事或航天领域。例如,核裂变技术最早用于原子弹,然后才逐步应用于核电站。同样,航天技术的很多突破,最初也是为了军事和探索目的,然后才转化为民用技术。
结论
综上所述,我认为基于Z箍缩核聚变引擎可能会早于核聚变发电实现。火箭引擎在技术要求、经济成本、应用需求等方面的特性,使其在聚变技术的早期发展阶段更具有可行性和应用驱动。而发电系统由于其复杂性和长期稳定性要求,需要更长时间的技术积累和完善。
Pulsed Fission Fusion是1950年代开发核武器时发展起来的,已投入使用的裂变点火聚变系统,NASA希望将其和Z箍缩结合起来,触发热核氘聚变产生大量中子,在周围的铀或钍衬里中诱发裂变反应,释放出足够的能量来约束和加热聚变等离子体,然后使用磁喷嘴将其喷射出去产生强大的推力。
Z箍缩技术是最早开始研究的可控核聚变技术,利用等离子体轴向电流产生的强大环形磁场压缩自身,达到极高的温度从而触发核聚变,理论上等离子体电流越大,压缩的温度和密度越高。此前一家名为Zap能源的公司,已经在Z箍缩装置中实现了50万安培的稳定电流,正在建造100万安培电流的下一代装置,而他们的预计是65万安培就可以实现Q=1的可控核聚变。
NASA脉冲裂变聚变团队此前的研究表明,通过将裂变-聚变目标封装在液态锂外壳中并提供电流回路,这种改进的Z箍缩推进系统能够达到裂变临界状态,随后裂变能量会提升聚变反应速率,产生更多的中子,从而进一步促进裂变反应。这种推进系统可以提供开放式循环聚变推进装置的效率,同时又具有裂变系统相对较小的尺寸和简单性,理论上可以实现30000秒的比冲,从而可以在一个月内到达火星,从根本上提高人类探索太阳系及更远地方的能力。(文转自徐德文科学频道)
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综上所述从技术和应用的角度来看,Z箍缩核聚变火箭引擎可能确实比核聚变发电更早实现。以下是一些理由和分析:
1.操作模式:
火箭引擎:可以采用脉冲式操作,短时间内释放大量能量,用于航天器的推进。这种方式在技术实现上相对简单,因为不需要维持长时间稳定的核聚变反应。
发电:需要长期稳定的能量输出,需要非常精确的控制和持续的等离子体稳定性。这种持续性和稳定性的要求极大地增加了技术难度。
2.热管理:
火箭引擎:虽然需要处理高温高压,但由于运行时间较短,相对容易解决。
发电:需要长期耐受高温高压和中子辐射,对材料的耐久性要求更高。
3.控制系统:
火箭引擎:短时间的启动和控制相对简单。
发电:需要复杂的控制系统以维持长期稳定的反应,并且需要高效的能量转换系统
4.经济和应用需求
火箭引擎:航天技术的快速发展和对高效推进系统的迫切需求,可能推动聚变火箭引擎的优先研发。尤其是太空探索和深空任务,对高效推进系统有着强烈需求。
发电:尽管清洁能源需求也很迫切,但聚变发电技术的复杂性和巨大的初始投入,导致其商业化应用进程较慢。
5.技术实现的可行性:
火箭引擎:实现脉冲式聚变反应的技术门槛相对较低,可以在较短时间内投入应用。甚至在技术不完全成熟的情况下,也可以通过调整任务和操作模式实现部分应用。
发电:需要在技术上完全成熟,并且必须解决稳定性和经济性的问题,才能实现大规模商业化应用。
6.历史经验
从历史经验来看,许多先进的技术最早的应用往往是在军事或航天领域。例如,核裂变技术最早用于原子弹,然后才逐步应用于核电站。同样,航天技术的很多突破,最初也是为了军事和探索目的,然后才转化为民用技术。
结论
综上所述,我认为基于Z箍缩核聚变引擎可能会早于核聚变发电实现。火箭引擎在技术要求、经济成本、应用需求等方面的特性,使其在聚变技术的早期发展阶段更具有可行性和应用驱动。而发电系统由于其复杂性和长期稳定性要求,需要更长时间的技术积累和完善。