新型太空核能引擎:靠磁场推动等离子

【大纪元2021年02月24日讯】(大纪元记者高文森编译报导)美国能源部普林斯顿等离子体物理实验室(PPPL)的科学家提出一种靠磁场控制等离子体的新型核能引擎技术,将大幅缩短太空旅行的时间。

现在多数等离子核能引擎靠施加电场产生推力,这种技术通过向等离子体施加磁场产生推力,利用磁力线断裂、重新连接的过程加速粒子。

磁力线断裂和重新连接是宇宙内常见的现象,比如太阳表面的磁场线就在不断地汇合、断裂、再连接,产生大量能量。核聚变设施如托卡马克反应炉,内部靠强大的磁场引导高温等离子体,也会发生磁场的重连。

“我在构思这个框架有一段时间了。”PPPL首席研究员、这个想法的发明者埃布拉希米(Fatima Ebrahimi)说:“2017年的一天,我坐在甲板上,想到汽车尾气和我们实验室国家球形环面实验升级计划(NSTX,基于托卡马克概念的实验设施)高速排出粒子有着相似性,就有了这个主意。”

“在运作过程中,这个托卡马克设备产生的电浆粒团移动的速度达到每秒约20公里,我觉得这可以产生推力。”电浆粒团是一种电浆和磁场连接在一起的结构。

现有的等离子推进器使用电场推动粒子前进,只能产生较小的速度。PPPL实验室电脑模型的模拟显示,这种新型推进器粒子喷射的速度可以达到每秒几百公里,比其它推进器快10倍。

埃布拉希米介绍说,新型推进器与其它设备主要有三个不同点。

一是新型推进器可以通过调整磁场的强度增加或减弱推力;二是新型推进器内电浆粒团和等离子体共同参与喷射产生推力,因此功率更大,而其它推进器只喷射等离子;三是现在的推进器依赖电场,多数使用像氙气这样的重原子气体,新推进器使用磁场,里面的等离子由轻重原子组成都可以,也就是可以使用任何气体,还可以根据不同的推进需要,订制不同的推力。

这项研究近期发表于《等离子体物理》( Journal of Plasma Physics)期刊上。埃布拉希米说,这是第一份把电浆粒团和磁场重联用于太空推进器的研究,下一步是造出一个雏形。◇#

责任编辑:叶紫微