導語
人類有一個很長遠的目标,那就是轟轟烈烈的走出太陽系,前往外太空中探索神秘的宇宙。
然而這個目标要實作可真不容易。
目前看來,若想要實作這個目标的話,隻有一個辦法,那就是依靠可控核聚變。
為什麼要離開太陽系,而不是在太陽系内探索?
難道我們已經對我們所處的太陽系沒有興趣了嗎?
其實不然。
盡管我們在太陽系内已經發現了很多的物體,但是如果想要對太陽系的各個星體進行徹底的探索的話,還是需要花費相當長的時間。
而且在太陽系内已經有着很多的未知存在,例如冥王星、塞德娜等不被人熟知的天體。
是以,我們完全可以在太陽系内繼續探索了。
那麼,為什麼說我們要離開太陽系?
這就要從“離開太陽系”這個目标本身來分析了。
人類想要離開太陽系,最終的目的是什麼呢?
提到離開太陽系,最為直覺的就是“星際旅行”了。
不過仔細分析的話,想要實作“星際旅行”,首先就要讓我們的飛船能夠在有限的時間裡面到達外太空。
在太陽系内,由于有着八大行星的引力場的存在,是以我們的飛船無法直接從任意的一個地方跳躍到另外一個地方。
這就導緻我們的飛船在飛往行星以及行星之間所消耗掉的時間是非常長的,甚至有可能達到幾個月、甚至更多的時間。
是以,如果我們想要實作“星際旅行”的話,就需要讓飛船能夠在有限的時間内飛到外太空。
而為了能夠讓飛船在有限的時間裡面飛到外太空,就注定要讓飛船的飛行速度非常的快。
如果空間飛船的速度在太陽系内都達到了光速1/100的話,那麼我們可能就能夠很輕松的離開太陽系了。
但是非常遺憾的是,目前人類制造出來的飛船最快的速度也隻有“時速”數十萬,與光速1/100還是相差非常遠的。
在目前的技術水準下,要想将飛船的速度提升到光速1/100都是非常不現實的。
那麼人類如何才能在有限的時間内飛到外太空?
既然飛船在太陽系内時速數十萬的速度是我們人類能夠接受的話,那麼要想将飛船的速度再提升的話,就隻有一種辦法,那就是利用飛船的燃料。
目前,我們人類最熟知的燃料就是火箭燃料了。
那麼“火箭燃料”是怎麼使用的呢?
其實很簡單,就是利用火箭進行推進,其實就是利用動量守恒的原理。
動量是由品質乘以速度所得到的,是以如果要增加飛船的動量,那麼就要增加飛船的品質,或者是增加飛船的速度。
而對于飛船的品質來說,很好實作,可以帶上更多的燃料。
但是燃料的品質再大也沒有用。
為什麼要依靠可控核聚變?
是以我們隻能增大飛船的速度。
增加飛船的速度也很簡單,就是噴射更快的火箭燃料。
如果我們想要離開太陽系,那麼最快的離開太陽系的方法就是噴射最快的火箭燃料。
而火箭燃料的噴射速度要想更快,就要将火箭燃料的溫度以及壓強都增大。
然而随着溫度和壓強的增大,火箭燃料的密度必然會增大,這就導緻火箭燃料的自重也會增大。
而火箭燃料的自重增大後,對飛船進行加速會變得非常的困難。
是以,目前人類在太陽系内飛行的時候,火箭的噴射速度幾乎已經到達了極限了,大部分的火箭燃料的溫度都已經達到了3000攝氏度左右。
那麼有沒有什麼辦法能夠将火箭燃料的溫度以及壓強再繼續增大呢?
這個辦法就是采用更加高溫的火焰,而高溫的火焰産生的能量比火箭高出好幾個數量級。
而高溫的火焰産生的能量又可以使得空間飛船産生更高的速度,這就讓我們的火箭能夠更快的飛向外太空。
而高溫的火焰又是如何産生的呢?
人類經過長時間的探索研究,發現火焰的溫度除了陽光之外,還有着别的途徑,那就是靠核聚變。
而人類又經過一段時間的研究開發,制造出了可以用來制造核聚變的“聚變爐”。
目前,在世界各地,有着一百多個聚變研究實驗站,其中最大的聚變研究實驗站擁有着歐洲聚變反應堆的項目。
然而,目前的聚變研究還處于初級階段,聚變爐産生的溫度還達不到光速這麼快。
但人類技術在不斷的向前發展,相信在不久的将來,聚變爐産生的溫度一定會越來越高。
那麼能将火箭燃料的溫度變的和太陽一樣熱的聚變爐能夠為我們帶來什麼?
首先聚變爐産生的溫度和壓強都非常的高,這就能讓我們的火箭燃料噴射的速度更快了。
而聚變爐産生的火焰往往燃燒的時間非常的長,這就能讓我們的飛船獲得更大的速度。
可控核聚變的關鍵技術難點。
那麼讓我們的聚變爐産生更快的火焰就萬事大吉了嗎?
殊不知,聚變爐産生火焰這才是最簡單的問題,要想讓人類離開太陽系的路走的更遠,還有很多的技術待解決。
控制核聚變反應是非常困難的。
我們都知道太陽是通過核聚變進行燃燒的,但是我們也知道,太陽的表面溫度高達5600攝氏度,内部溫度高達1500萬度。
這說明太陽的核聚變速率非常的快,能夠以巨大的能量釋放出光和熱。
而人類的聚變爐産生的火焰溫度僅有3億攝氏度左右,這就導緻我們聚變爐很難産生太陽這樣的能量。
是以人類的聚變爐産生的火焰隻能在太陽附近短暫駐留一下,就會消失,根本無法進行長時間的核聚變燃燒。
那麼如何讓我們的聚變爐長時間的進行核聚變燃燒呢?
這就涉及到一項技術。
我們知道太陽的能量是來自太陽内部6500萬千米處的等離子體的,這個等離子體被太陽的引力場牢牢的困住,不能離開太陽,同時等離子體所受到太陽内部的壓強也非常大。
是以人類可以通過類似的辦法,将産生的等離子體困在聚變爐内部,同時也通過聚變爐外部對等離子體加熱,讓其不斷的産生能量。
這樣一來,我們就能夠制造出高溫高壓的等離子體,産生核聚變燃燒。
然而這裡面也存在着非常大的難題,那就是等離子體的溫度和壓強越大,對聚變爐的傷害就越嚴重。
是以在構造聚變爐時,必須使用能夠承受等離子體的高溫高壓的材料。
然而目前人類還無法制造出能夠承受等離子體的材料,是以就顯得更加難了。
除此之外,要想讓人類離開太陽系,還有很多的技術難關需要克服,例如如何讓産生的等離子體能夠穩定的存在,等離子體的加熱等。
可控核聚變的幾種實作方案。
那麼對于可控核聚變這個目标來說,人類又有什麼樣的方案可以選擇呢?
實作核聚變有着數十種的方法,但是目前被讨論的隻有四種方案,分别是慣性限制式、磁限制式、慣性電限制和慣性磁限制。
在這四種方案中,磁限制式是人類最為熟知,也是最有希望可以實作的方案。
磁限制式産生的等離子體可以長時間的存活,而且磁限制技術在實際運用中也成熟。
是以磁限制式方案也被認為是目前離實作可控核聚變的距禈最近的方案。
結語
可控核聚變可以為人類的星際旅行提供無盡的動力。
在不久的将來,有了可控核聚變的技朶,人類就可以轟轟烈烈的走出太陽系,在外太空中遨遊一番,實作人類的星際夢。