概念性直接融合驅動引擎,可讓飛行器 2 年抵達土衛六

作者 | 發布日期 2020 年 10 月 22 日 13:27 | 分類 尖端科技 , 航太科技 Telegram share ! follow us in feedly


保守派認為,核融合技術至少還要 30 年才會有明顯突破,雖然在武器領域有點成績,比如氫彈,但它目前很難轉換成可靠安全的動力源。科學家正在嘗試開發一種概念性核融合驅動器,目標是應用在太空探測器中,如果能正確使用,這種驅動系統可以讓太空飛行器在 2 年內就到達土衛六泰坦,比過去探測器速度快了 3 倍。

由美國普林斯頓電漿物理實驗室(Princeton Plasma Physics Laboratory,PPPL)工程師 Samuel Cohen 領導的團隊,正在進行這項普林斯頓磁場反轉位形實驗-2(PFRC-2)研究核融合驅動器,稱為直接融合引擎(direct fusion drive,DFD)。

儘管尚處於開發早期階段,不過團隊試著結合無中子核融合(Aneutronic Fusion)的優點,比如極高功率重量比(比功率,簡稱功重比、pwr),燃料包含氘和氦-3 同位素,這種結果讓引擎只需一點點燃料、性能就勝過當今常用的化學或電力推進系統。此外,DFD 引擎可在低功率模式下供 4~5N 推力,僅比化學火箭長時間下的推力輸出略少,從本質上講,DFD 融合了化學與電力推進兩種飛行系統的優點。

研究人員在新論文中選擇土衛六泰坦作為 DFD 引擎太空飛行器的目的地,這顆星球擁有濃厚大氣層且可能充滿有機分子,成分也與早期地球相似,科學家高度懷疑泰坦有生命體的存在。

和過去前往土星系統的探測器如:卡西尼號相比,DFD 引擎只有在一開始與抵達目的地之前需施加推力,其餘時間推力恆定,不到 2 年就可以抵達土星系統,反觀卡西尼號,不只需藉助金星與地球的重力助推來加速,還要花快 7 年才能到土星系統。

除了泰坦,科學家也提議過將這種引擎整合到獵戶座太空船(Orion),如果成真,則現有技術可以讓載人火星任務的飛行時程從 9 個月縮短到 4 個月。

(首圖來源:Princeton Satellite Systems 影片截圖)