十倍速星際之旅!新型火箭推進器利用磁場大幅提升火箭速度
1月27日,美國能源部(DOE)普林斯頓等離子體物理實驗室(PPPL)的一位物理學家埃卜拉希米提出了一種新型的火箭推進器,可以把人類帶到火星甚至更遠的地方。
該裝置將應用磁場使等離子體粒子(帶電的氣體,也被稱為物質的第四種狀態)從火箭后部射出,由于動量守恒,推動飛船前進。目前經過太空驗證的等離子體推進器是利用電場來推動粒子。
新的概念將利用磁重聯來加速粒子,這個過程在整個宇宙中都能找到,包括太陽表面,其中磁場線會聚,突然分開,然后又合在一起,產生大量的能量。
核聚變是驅動太陽和恒星的動力,它以等離子體的形式結合輕元素(由自由電子和原子核組成的熱的、帶電的物質狀態,代表了可見宇宙的99%的成分)產生大量的能量。
目前使用電場推動粒子的等離子體推進器只能產生較低的比沖或速度。但在PPPL計算機和位于加州伯克利的勞倫斯伯克利國家實驗室的美國能源研究科學計算中心(DOE辦公室科學用戶設施)上進行的計算機模擬表明,新的等離子體推進器概念可以產生速度為每秒數百公里的排氣,比其他推進器的速度快10倍。
埃卜拉希米說,在航天器旅行的開始階段,這種更快的速度可以使宇航員觸手可及的外星球。"長途旅行需要幾個月或幾年的時間,因為化學火箭發動機的比沖力很低,所以飛船需要一段時間才能達到速度,"她說。"但如果我們基于磁重聯制造推進器,那么可以想象,我們可以在更短的時間內完成長距離任務。"
譯/前瞻經濟學人資訊組APP
信息來源:https://www.pppl.gov/news/2021/01/new-concept-rocket-thruster-exploits-mechanism-behind-solar-flares
論文鏈接:https://doi.org/10.1017/S0022377820001476
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