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新型太空核能引擎:靠磁场推动等离子

时间:2023-07-31 02:20:01

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新型太空核能引擎:靠磁场推动等离子

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。

靠磁场控制等离子体的新型核能引擎示意图及其发明人Fatima Ebrahimi。(PPPL)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。

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显示评论内容(3)
  1. 广东科学技术职业学院2023-12-28 07:38广东科学技术职业学院[澳门网友]103.250.192.64
    科技发展真是令人惊叹,想想以后去太空旅行可能会用到这种核能引擎!
    顶4踩0
  2. 梦夫2023-11-08 05:52梦夫[湖南省网友]45.121.22.131
    @恋蝶花磁场推动等离子,听起来好酷炫,希望能早日在太空探索中看到应用。
    顶0踩0
  3. 恋蝶花2023-09-19 04:06恋蝶花[江西省网友]45.117.125.96
    太空科技真是日新月异,这种新型核能引擎听起来好先进啊!
    顶8踩0
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