完全秘密開發的未來“類外星人”核聚變火箭如果真的有效的話，可能會徹底改變太空旅行

一家英國初創公司公佈了使用小說的計劃，震驚了太空探索界推進系統為可重複使用的“類外星人”火箭（稱為“太陽鳥”）軌道艦隊提供動力，該公司表示，這可能會徹底改變我們探索太空的方式——以及更遠的地方。

這個雄心勃勃的項目背後的技術將於今年開始測試，並可能在 2027 年進入太空，理查德·迪南火箭製造商 Pulsar Fusion 的創始人兼首席執行官告訴《Live Science》。然而，該公司尚未設定未來航天器何時成為現實的時間表。一位專家告訴《生活科學》雜誌，這可能至少需要十年，甚至更久。

理論上，擬議的火箭將先存放在大型軌道衛星碼頭中，然後再部署並連接到其他航天器上，並像巨型“太空拖船”一樣將它們快速推進到目的地，這將大大降低長途太空任務的成本。

一個概念視頻展示瞭如何使用未來火箭通過旅程兩端的對接站將更大的航天器運送到火星並返回（見下文）。

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太陽鳥的核心技術是雙核直接聚變驅動（DDFD）發動機，該公司聲稱該發動機將利用核聚變的難以捉摸的力量，並假設提供比目前可能更高的排氣速度。

根據 Pulsar Fusion 的說法，如果成功，這可能會將前往火星的潛在旅程時間縮短一半，並使探測器在 4 年內到達冥王星。 （目前前往冥王星的記錄是 9.5 年，這是由美國宇航局新地平線號宇宙飛船設定2015 年。 ）

“如果我們要成為真正到達其他行星的物種，那麼排氣速度幾乎是最重要的事情，”迪南在太空通信博覽會上的一次演講中說。 “就排氣速度（理論上）可以產生的東西而言，聚變是王道。”

空間融合

在地球上，利用核聚變作為近乎無限的能源是乍一看，聚變火箭的想法似乎純粹是科幻小說。然而，事實恰恰相反，因為“太空融合的門檻較低”，迪南在太空通信博覽會上接受《生活科學》採訪時表示。

這是因為太空中所需的反應與物理學家在地球上嘗試的反應不同。在傳統的核聚變反應堆（稱為託卡馬克）中，目標是融合氘和氚（兩者都是重同位素或氫的版本），以便發射源源不斷的中子流，產生熱量（進而產生能量），並為持續反應產生更多燃料。

然而，DDFD 的計劃燃料是氘，，一種極其稀有的氦同位素，其中子數量比主要形式少一個。在這種情況下，反應會泵出質子，它們的電荷可用於直接推進。此外，所提出的反應只需持續很短的時間，類似於。

反應器的形狀和規模也很重要。託卡馬克裝置是一個巨大的環形室，必須模擬太空真空並承受相當於太陽表面的持續溫度。為此，他們使用極其強大的電磁體。但DDFD是一個線性反應器，不需要完全約束內部的等離子體。在太空中，也存在天然真空，溫度達到，這將防止反應器過熱。

然而，DDFD 的設計仍然是一個嚴格保密的秘密，並且尚未經過適當的測試，因此其確切的工作原理和可行性尚不清楚。

迪南說，他理解為什麼人們最初可能對太空聚變的可行性持懷疑態度，但他補充說，當人們從邏輯上看待它時，它開始變得很有意義。 “這在任何方面都是可以實現的，”他補充道。 “如果我們能在地球上進行聚變，我們也一定能在太空中進行聚變。”

但並非所有人都同意這會如此容易。

“我很懷疑，”保羅·洛扎諾麻省理工學院專門研究火箭推進的航天學教授在一封電子郵件中告訴《生活科學》。 “融合是很棘手的，而且由於多種原因，長期以來一直很棘手，尤其是在緊湊型設備中。”然而，在沒有看到完整的 Sunbird 設計的情況下，他補充說他“沒有技術依據來判斷”。

太陽鳥走了

如果 Pulsar 能夠掌握 DDFD，計劃將利用由此產生的太陽鳥作為“太空拖船”，將任何航天器從近地軌道 (LEO) 進一步推進到太空——很大程度上是因為聚變並不是直接從地球表面發射火箭的可行或安全的方式。

因此，與其必須建造帶有大型推進器的巨型火箭來完全擺脫地球引力，不如確實如此，太陽鳥將允許任何進入近地軌道的航天器逃脫我們星球的引力。迪南說，這將使前往月球、火星及其他地方的任務變得更加可行，而且成本也更低。

Pulsar 還設想太陽鳥充當電池，可以為其在旅程中所附著的任何航天器的系統提供動力。雖然這不是首要目標。

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迪南說，“太陽鳥”的另一大吸引力在於，它們只需要少量的燃料，並且當它們“棲息”在軌道對接站上時可以很容易地重新填充和充電，這可能使它們比大多數其他推進系統更容易重複使用。

太陽鳥可能長約 100 英尺（30 米），在最初的新聞稿中被描述為具有“獨特的外星人設計”。迪南說，這是由於厚厚的“坦克般”裝甲板有望讓它們在宇宙輻射和太空中微隕石的轟擊中倖存下來，這就是為什麼它們看起來“超級奇怪”。

迪南估計，每架“太陽鳥”的生產成本可能高達 9000 萬美元（7000 萬英鎊），這主要是因為氦 3 的獲取成本很高。然而，他補充說，這些火箭可以為潛在客戶節省大量資金，這意味著它們非常值得付出代價。 “如果我能讓他們更快地到達那裡，他們就會付出代價。”

洛薩諾說，未來，可以從月球風化層中開採氦 3，這比在地球上生產要便宜得多。但這目前並不是 Pulsar 計劃的一部分。

後續步驟

Pulsar 今年將在英國布萊奇利公司園區最近建造的一對巨型真空室內進行 DDFD 發動機的首次靜態測試。迪南說，這些商會是英國同類商會中最大的，也可能是歐洲最大的。

這些初始測試不會使用氦 3，因為將其用於原型的成本太高，這意味著無法實現真正​​的聚變。迪南說，取而代之的是，將使用“惰性氣體”來代替它來測試發動機理論上如何工作。

他補充說，接下來，Pulsar Fusion 計劃在 2027 年對一些“關鍵技術組件”進行軌道演示。然而，迪南沒有澄清這將意味著什麼。

如果即將進行的測試成功，Pulsar 將開始籌集資金建造全尺寸的 Sunbird 原型，並開始嘗試使用氦 3 實現真正的聚變。然而，迪南表示，目前還沒有創建第一個太陽鳥原型的時間表，並且預測何時會發生“過於推測”。

洛扎諾“樂觀地”預測，完全運行的太陽鳥原型至少還需要十年的時間，但他補充說，物理學家經常開玩笑說，“核聚變是未來 20 年，而且永遠如此。”