美国宇航局资助的脉冲等离子推进器或将实现最酷的太空任务之一
如果我们能够旅行 550 个天文单位,我们就能到达太空中一个极其凉爽的地方。
与往常一样,NASA 正在研究下一代推进器,以实现更加雄心勃勃的太空任务。目前进入 NASA 创新先进概念 (NIAC) 计划第二阶段的一个想法是脉冲等离子火箭 (PPR)。
PPR“使用基于裂变的核能系统,在脉冲循环过程中迅速使燃料弹丸从固体变为等离子体”,纸该系统解释道。“为了产生提供推力的等离子爆发,可以将高度慢化的低浓缩铀 (LEU) 射弹与未慢化的低浓缩铀筒结合使用,以优先加热射弹。筒底部的一小段高浓缩铀 (HEU) 以及新颖的控制鼓机制,可使受控的快速中子群增长在几分之一秒内转变为等离子状态。”该系统可能产生高达 100,000 N 的推力。
“PPR 的卓越性能结合了高 Isp 和高推力,有可能彻底改变太空探索。该系统的高效率使得载人火星任务可以在短短两个月内完成,”NASA 在一份报告中这样解释 Howe Industries 推进器新闻稿“另外,PPR 可以运输更重的航天器,这些航天器配备了抵御银河宇宙射线的屏蔽装置,从而将机组人员的暴露量降低到可以忽略不计的水平。”
NASA 继续解释说,PPR 可以用于更远的任务,将航天器送至小行星带及更远的地方,甚至可能到达 550 个天文单位(AU),其中一个 AU 是地球和太阳之间的距离。
虽然目前的焦点是如何利用该技术在比现有推进系统允许的更短时间内推动更重的载人火星任务,但 NASA 提到了一项任务,该推进器的长距离旅行潜力可以实现这一目标。简而言之,如果我们能将设备送到距离太阳 550 天文单位的地方,我们就可以将我们的恒星用作一个巨大的望远镜。
根据爱因斯坦广义相对论,宇宙中的巨大物体会弯曲时空,从而改变光的路径。
引力透镜的工作原理。
图片来源:NASA、ESA 和戈达德太空飞行中心/K. Jackson
利用大型物体作为透镜,我们可以看到来自物体之外的光。这不是什么抽象的概念,而是我们可以相当经常地使用望远镜做的事情。虽然很酷,但我们受到这些物体的位置以及恰好位于它们后面的物体的限制。
但我们附近已经有一个巨大的物体引起引力透镜效应。
“太阳的引力场就像一个球面透镜,沿着半无限焦线放大来自远处光源的辐射强度。”拉塞尔·埃什勒曼第一个提出这个概念的人,在一篇论文中写道“理论上,位于该线上任何位置的航天器都可以在星际距离上进行观察、窃听和通信,使用的设备在尺寸和功率上与现在用于行星际距离的设备相当。如果忽略日冕效应,相干辐射的最大放大倍数与波长成反比,在 1 毫米处为 1 亿。”
尽管这样的任务仍面临着天文挑战(包括引力透镜引入的严重扭曲,以及将航天器移动到很远的距离来观察它后面感兴趣的物体),但从理论上讲,这可以用来构建其他世界的实际表面图像。
我们可以利用引力透镜观测遥远距离的区域始于约 550 个天文单位,这远远超出了我们迄今为止所取得的成就。旅行者一号已经到达了超过 160 个 AU自1977年发射以来。但随着下一代推进器的发展,也许这个任务很快就会更容易实现,我们可以利用我们自己的恒星作为望远镜来观察其他行星。