十倍速星際之旅！新型火箭推進(jìn)器利用磁場(chǎng)大幅提升火箭速度

1月27日，美國(guó)能源部(DOE)普林斯頓等離子體物理實(shí)驗(yàn)室(PPPL)的一位物理學(xué)家埃卜拉希米提出了一種新型的火箭推進(jìn)器，可以把人類帶到火星甚至更遠(yuǎn)的地方。

該裝置將應(yīng)用磁場(chǎng)使等離子體粒子（帶電的氣體，也被稱為物質(zhì)的第四種狀態(tài)）從火箭后部射出，由于動(dòng)量守恒，推動(dòng)飛船前進(jìn)。目前經(jīng)過(guò)太空驗(yàn)證的等離子體推進(jìn)器是利用電場(chǎng)來(lái)推動(dòng)粒子。

新的概念將利用磁重聯(lián)來(lái)加速粒子，這個(gè)過(guò)程在整個(gè)宇宙中都能找到，包括太陽(yáng)表面，其中磁場(chǎng)線會(huì)聚，突然分開，然后又合在一起，產(chǎn)生大量的能量。

核聚變是驅(qū)動(dòng)太陽(yáng)和恒星的動(dòng)力，它以等離子體的形式結(jié)合輕元素（由自由電子和原子核組成的熱的、帶電的物質(zhì)狀態(tài)，代表了可見宇宙的99%的成分）產(chǎn)生大量的能量。

目前使用電場(chǎng)推動(dòng)粒子的等離子體推進(jìn)器只能產(chǎn)生較低的比沖或速度。但在PPPL計(jì)算機(jī)和位于加州伯克利的勞倫斯伯克利國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的美國(guó)能源研究科學(xué)計(jì)算中心（DOE辦公室科學(xué)用戶設(shè)施）上進(jìn)行的計(jì)算機(jī)模擬表明，新的等離子體推進(jìn)器概念可以產(chǎn)生速度為每秒數(shù)百公里的排氣，比其他推進(jìn)器的速度快10倍。

埃卜拉希米說(shuō)，在航天器旅行的開始階段，這種更快的速度可以使宇航員觸手可及的外星球。"長(zhǎng)途旅行需要幾個(gè)月或幾年的時(shí)間，因?yàn)榛瘜W(xué)火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的比沖力很低，所以飛船需要一段時(shí)間才能達(dá)到速度，"她說(shuō)。"但如果我們基于磁重聯(lián)制造推進(jìn)器，那么可以想象，我們可以在更短的時(shí)間內(nèi)完成長(zhǎng)距離任務(wù)。"

譯/前瞻經(jīng)濟(jì)學(xué)人資訊組APP

信息來(lái)源：https://www.pppl.gov/news/2021/01/new-concept-rocket-thruster-exploits-mechanism-behind-solar-flares

論文鏈接：https://doi.org/10.1017/S0022377820001476

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