從太陽帆、離子推進器到核熱火箭、核電火箭等，用來探索太空的各種概念性工具琳琅滿目，而最近普林斯頓電漿物理實驗室（PPPL）科學家 Fatima Ebrahimi 提出了一種新型電磁推進器，依靠發生於太陽表面的磁重聯現象來產生引擎推力，速度能比目前使用電場推動粒子的離子推進器快 10 倍。
過去 64 年來，送往地球外的多艘探測器都取得相當成功研究成果，但你有否注意到這些探測器或太空船通常都不大？目前執行過任務的最重太空船為「自動運載飛船（Automated Transfer Vehicle，ATV）-喬治·勒梅特號」，滿載質量約 20.3 噸，為國際太空站補充了推進劑、水、空氣、乾貨，跟一幅藝術家凱蒂·帕特森的作品；而目前最重的太空探測器則是探索土星的卡西尼-惠更斯號（Carsini-Huygens），重量約 5.6 噸。
為什麼這些探測器無法再做得更大一些？很大原因跟引擎有關。化學火箭雖然能產生巨大推力，但比衝（specific impulse，推進系統的燃燒效率）很低，也就是說化學火箭在燃料用盡前沒辦法飛太遠；離子推進系統（比如霍爾效應推進器）則相反，其原理是先將氣體電離，然後用電場力將帶電離子加速後噴出，利用反作用力推動火箭（探測器/太空船）前進，比衝遠大於現有其它推進技術。
雖然離子推進器的初始推力很小（大概只吹得動一張紙），但只要少量推進劑就能（非常緩慢地）加速到最終速度，給它時間，它可以飛超遠。
然而，對於要將數十甚至數百噸物資送到火星的太空船而言，這兩種方法都不太有吸引力，雖然安裝離子推進器能減少燃料載量來增加有效載荷量，但我們不可能浪費時間放著物資與昂貴設備在太空長途漫遊。
利用磁重聯能量加速粒子
跟上述方法相比，Fatima Ebrahimi 設計了一種效率可能更好的新型電磁推進器，該設備依靠磁重聯（Magnetic reconnection）現象來加速電漿從引擎噴出，從而推動探測器前進。磁重聯是常見於宇宙、發生於高導電電漿中的物理過程，太陽表面便有這種現象，過程中磁拓撲重新分布，同時磁能被轉換為動能、熱能並加速粒子（也就是太陽耀斑成因）。
利用電腦模擬發現，這種重新連接磁場來電離氣體以產生推力的新型電磁推進器，可以每秒數百公里的速度噴出電漿，比其他推進器快了 10 倍。
Fatima Ebrahimi 的推進器概念與其他設備有 3 個主要差異，第一，可以改變磁場強度來增加或減少推力；第二，新推進器不只能噴射電漿（plasma），也能噴射電漿粒團（plasmoid）來產生推力，目前還沒有其他推進器融入這種概念。
第三，與當前依靠電場的推進器不同，新型推進器燃料不一定只倚賴重原子構成的氣體（比如氙氣），也能由輕原子組成，這種靈活性能讓科學家針對特定任務調整推力大小，某些情況下，科學家可能更喜歡較輕的氣體，因為原子移動更快。
Fatima Ebrahimi 的這道靈感受到過去工作啟發，是第一次有人提出將電漿與磁重聯現象結合用於太空推進系統，下一步就是嘗試開始打造原型。新論文發表在（Journal of Plasma Physics）期刊。
- New concept for rocket thruster exploits the mechanism behind solar flares
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（首圖來源：普林斯頓電漿物理實驗室）
