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女物理學家發明新型核聚變火箭,速度比現在的推進器快10倍

在美國能源部普林斯頓等離子體物理實驗室(PPPL)工作的法蒂瑪·易卜拉希米(Fatima Ebrahimi)博士發明了一種新型核聚變火箭,利用磁場從火箭後部射出等離子體粒子,推動飛行器在太空中飛行,速度比目前使用電場推動粒子的火箭推進器快10倍。

據報道,核聚變是驅動太陽和恆星的動力,以等離子體的形式將輕元素結合起來。等離子體是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%,並且能夠產生巨大的能量。

科學家們一直努力在實驗室裡複製核聚變,希望利用它的力量為穿越深空的火箭發電。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速度。

法蒂瑪·易卜拉希米博士。

易卜拉希米博士表示,她從2017年開始就考慮核聚變推進器。在PPPL計算機和國家能源研究科學計算中心(位於加州伯克利的勞倫斯伯克利國家實驗室的能源部科學使用者設施辦公室)進行的計算機模擬表明,新的等離子體推進器可以產生速度為每秒數百公里的推力,比其他推進器的速度快10倍。

她表示,太空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衝力很低,所以飛船需要一段時間才能達到理想速度。如果採用核聚變推進器,就可以在更短的時間內完成長距離任務。

新型核聚變火箭工作原理圖。

據悉,雖然利用核聚變為火箭提供動力並不是一個新概念,但易卜拉希米博士的推進器在三個方面與此前的裝置不同。

首先,改變磁場的強度可以增加或減少推力,從而更好地在太空中進行操縱。

其次,新的推進器透過噴射等離子體粒子和被稱為質子的磁性氣泡來產生運動。質子為推進器增加了動力,而其他推進器都沒有采用質子。

最後,新的推進器使用磁場從火箭背面射出等離子體粒子,這種方式使得科學家可以為特定的任務定製推力的數量。