"美国宣称全球首个核聚变引擎即将于今年7月发射入太空"

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RocketStar Inc.

大家是否还记得在我们前几期的内容里提到过美国纽约的RocketStar公司研发出了这款名为“火星聚变推进器”(FireStar Fusion Drive)的神奇装置。 这是一个重量仅1公斤的微型推进器,却拥有推动卫星进入太空的能力,而它的能量源来自于核聚变反应。美国宣称预计在今年7月和10月利用该推进器进行卫星发射太空演示测试,这在技术上真的能实现吗?

图片来源Rocketstar官网

RocketStar公司已经在成熟的FireStar基础版推进器M1.4技术上取得突破。M1.4推进器使用水作为推进剂,通过脉冲等离子体技术产生推力,已成功应用于太空卫星的推进。而现在,RocketStar公司创新性地将硼元素加入水中,使得电离出来的质子与硼核高速碰撞,引发核聚变反应,这款推进器我们称为M1.5聚变推进器。

那不禁令人疑惑仅仅一公斤的卫星推进器如何产生高温高压以实现核聚变反应?实际上,硼聚变推进器并非新鲜事物。早在2011年,美国NASA兰利研究中心的物理学家约翰·查普曼就提出了这一概念。相较于传统氘氚核聚变产生大量中子的缺点,硼聚变被称为无中子聚变,产生的中子能量极低,极大地降低了生物防护、远程控制和安全等方面的要求。

查普曼曾设想一个直径20厘米的两层结构硼聚变反应堆,外层由5到10微米的导电金属线圈组成。通过一束特定频率和能量的脉冲激光照射线圈,产生电场并释放高能电子,留下带正电的质子。这些质子因相互推挤而产生巨大的推力,导致金属材料爆炸,最终引发质子与硼的聚变反应。

尽管查普曼的设想在当时显得极具前瞻性,但现在RocketStar公司的实现方式与之大不相同。RocketStar公司的FireStarM1.4聚变驱动器利用水燃料脉冲等离子体电力推进,通过脉冲静电循环产生火花,将水蒸气转化为等离子体,加速离子并最终从喷口高速离开产生推力。FireStar基础版M1.4推进器重980克,是一个边长9.5厘米的正方体,其中包括250克的纯液态水,正常功率6瓦,最大18瓦,可以产生17.2毫牛的推力,比冲达7300秒,总冲17800牛秒,这意味着它可以把自己加速到18.2公里/秒,超过第三宇宙速度,可以直接冲出太阳系了。

RocketStar公司宣称,M1.5将硼转化为高能碳并迅速衰变成三个阿尔法粒子,使得推力相较于M1.4提高了50%,显著提高了推进器性能,成为全球首个通过核聚变增强的电力推进装置。

图片来源Rocketstar官网

实际上,就在去年三月,日本国家融合科学研究所携手美国的TAE初创企业进行了一次实验:他们将硼粉投入由强大磁场形成的环形氢等离子体中,并用激光侧面激发,成功促成了质子与硼的碰撞,并观测到了核聚变现象。这一过程表明,实现质子与硼的融合并非一定需要极端条件-如高温高压,只要质子能接近到足以受核力作用的范围,便可能实现融合。要实现质子-硼聚变,入射质子的能量需达到100至300keV,然而,对于FireStar来说,问题出现了:经过计算,其离子推进器喷出的质子速度,以7300秒的比冲来看,仅约27eV,远低于所需的聚变条件。这就让人怀疑仅有数瓦功率的推进器能否将质子加速至触发聚变的程度。

RocketStar目前已将所谓的M1.5核聚变增强推进器集成于D-Orbit公司的OTVION卫星中,计划在今年7月和10月通过SpaceX的共享任务发射入太空进行演示测试,届时或许就能得到验证了。

图片来源Rocketstar官网

如果FireStar的技术真的能够通过质子-硼聚变增加50%的推力,这将是一个值得深入研究的现象。如此低的功率便能触发核聚变,未来可能会带来何种惊人的应用呢?你对RocketStar公司这个自称的世界首个核聚变引擎持何看法?欢迎加入讨论。