第72章 龍核一型行星發動機
我是一條小青龍，開局要求上戶口 作者：我在淄博吃燒烤 投票推薦 加入書簽 留言反饋
目前為止，人類的太空發動機還是推力很小的霍爾發動機。
即使以龍核強大的動力源，也僅僅能讓噸的鸞鳥母艦在太空中跑出80公裏\/秒的速度，以這個速度進行宇宙星際航行簡直就是笑話。
而在人類科學家眼裏，下一代宇航發動機無疑得是等離子發動機。
人類對於等離子發動機技術的設想，起源於20世紀初期對於星際航行動力的思考。
美國“火箭之父”羅伯特·戈達德在1907年便提出過以微小的加速離子束為星際航行提供推力的設想，後來隨著技術的進步與研究的深入，離子推進係統逐漸被業內公認為遠程太空旅行的最佳推進方法，其技術也逐漸升級，並開始在航天器上得到應用。
在美蘇航天爭霸時代，離子推進器就已經是雙方競爭的熱點之一。
在美國首先研製成功實用型離子推進器後不久，蘇聯就把脈衝式等離子發動機裝在了金星探測器上，充分驗證了其可行性。
近年來，等離子發動機在航天器上的使用範圍已從早期的姿態保持擴展到了軌道機動甚至主動力上。
美國在2007年發射的黎明號小行星探測器就使用了等離子發動機作為主推進器，因而獲得了遠比化學火箭發動機強勁得多的加速性能，並成功完成了對灶神星和穀神星的探測任務。
據不完全統計，至今已有數百顆人造衛星和探測器上使用了等離子推進器，而且該推進器在商業衛星上使用越來越普遍。
那麽等離子發動機的能量來源於何方？
以前，空間用等離子發動機的電力都來源於太陽能，這極大地限製了等離子發動的功耗要求。
曾7次進入太空的華裔科學家張福林致力於此方麵的研究，他帶領團隊研製的可變比衝磁等離子火箭（vasimr）同時具有化學火箭發動機和離子發動機的能力。傳統化學火箭發動機擁有高推力、低比衝，離子發動機則是低推力、高比衝。
而vasimr，它能在高推力、低比衝和低推力、高比衝之間的自由轉換，在這兩者之間調整參數，所以被稱作\"可變比衝\"。
2 0 0 8年，張福林團隊製造出了vx-200等離子引擎測試台，它利用氬氣作為推進劑的第一階段達到了全功率30千瓦。
vx-200全方位超越了傳統的等離子發動機：比衝在3000~秒之間隨意轉換，也就是噴射等離子的速度在30~300千米\/秒，能量轉換效率高達67%。
vx-200分為三部分:
在前部單元裏，首先是把噴出的氣體電離生成等離子體，類似於在蒸汽機裏燒開水，這是以一種螺旋波射頻天線(helicon rf antennas)來實現;
中部單元充當放大器，它用電磁波的能量進一步把等離子體加熱到幾百萬度;
而尾部單元的磁性噴嘴可將等離子體的能量轉化為噴氣口的速度，從而產生反向的推力。
由於以核聚變反應堆為能量源，所以該型發動機可視為行星發動機的現實版。
理論上，如果該型發動機如果研製成功，那麽登陸火星的時間將會從250天縮短為39天。
人聯成立以後，張福林團隊加入了人聯科學院的行星發動機項目，使用“龍核”作為動力源，製造出了龍核一型等離子發動機，並把這台發動機裝在了一艘鸞鳥空天母艦上進行測試。
經過測試，這台發動機可以在太空中為鸞鳥提供牛的推力，比衝達到+。
如果使用四聯裝發動機，那麽這艘滿載噸的空天母艦可以在太空中跑出十分之一的光速。
即使隻有十分之一的光速，對人類而言，這也是質的飛躍了，至少這讓人類前往附近的恒星係成為了可能。
而且更重要的是龍核一型行星發動機由於是一種可變比衝磁等離子發動機，所以它的推力和比衝可以靈活調節，這為人類在太空旅行中的加速和減速，以及起飛和降落提供了良好的條件。
可以說是目前人類最理想的發動機了。
不過即使擁有了龍核一型行星發動機，遠征比鄰星也隻是一個夢想。
因為旅途中的能源和物資補給是個極大的問題。
以地球和月球上儲存的重氫聚變材料根本不足以支撐人類進行如此遠距離的航行。
所以太空采礦技術就成為了人類必須攻克的難題。
好在在這一方麵人類不是沒有基礎，使用納米機器人進行采礦的工蜂級采礦船和蜂巢級工程船已經製造完畢，目前正在前往小行星帶進行采礦測試。
不過想要獲得足夠的聚變能源，在太陽係以內除了向母恒星太陽要就隻有找木星想辦法了。
首先以人類目前的科學技術想要從太陽上采集重氫元素根本不可能，那就隻有一個辦法從木星上采集了。
木星是一個巨大的液態氫星體。隨著深度的增加，在千米處液態氫在高壓和高溫形成。
據推測，木星的中心是一個含矽酸鹽和鐵等物質組成的核區，物質組成與密度呈連續過渡。
木星是四個氣體行星(又稱類木行星)中的一個:即不以固體物質為主要組成的行星，它是太陽係中體積最大的行星，赤道直徑為千米。
木星的密度為1.326 g\/cm3，在氣體行星中排行第二，但遠低於太陽係中四個類地行星。
木星的高層大氣是由體積或氣體分子百分率約88-92%的氫和約8-12%的氦所組成。
由於氦原子的質量是氫原子的四倍，探討木星的質量組成時比例會有所改變:大氣層中氫和氦分別占了總質量的75%及24%，餘的1%為其他元素，包括微量的甲烷、水蒸氣、氨以及矽的化合物。
另外木星也含有微量的碳、乙烷、硫化氫、氖、氧、磷化氫、硫等物質。
大氣最外層有冷凍的氨的晶體。
木星上也透過紅外線及紫外線測量發現微量苯和烴的存在。
木星作為太陽係內除了太陽之外儲存氫元素最多的星球，自然不缺重氫聚變燃料，現在人類麵臨的問題是如何開采這些重氫聚變材料。
即使以龍核強大的動力源，也僅僅能讓噸的鸞鳥母艦在太空中跑出80公裏\/秒的速度，以這個速度進行宇宙星際航行簡直就是笑話。
而在人類科學家眼裏，下一代宇航發動機無疑得是等離子發動機。
人類對於等離子發動機技術的設想，起源於20世紀初期對於星際航行動力的思考。
美國“火箭之父”羅伯特·戈達德在1907年便提出過以微小的加速離子束為星際航行提供推力的設想，後來隨著技術的進步與研究的深入，離子推進係統逐漸被業內公認為遠程太空旅行的最佳推進方法，其技術也逐漸升級，並開始在航天器上得到應用。
在美蘇航天爭霸時代，離子推進器就已經是雙方競爭的熱點之一。
在美國首先研製成功實用型離子推進器後不久，蘇聯就把脈衝式等離子發動機裝在了金星探測器上，充分驗證了其可行性。
近年來，等離子發動機在航天器上的使用範圍已從早期的姿態保持擴展到了軌道機動甚至主動力上。
美國在2007年發射的黎明號小行星探測器就使用了等離子發動機作為主推進器，因而獲得了遠比化學火箭發動機強勁得多的加速性能，並成功完成了對灶神星和穀神星的探測任務。
據不完全統計，至今已有數百顆人造衛星和探測器上使用了等離子推進器，而且該推進器在商業衛星上使用越來越普遍。
那麽等離子發動機的能量來源於何方？
以前，空間用等離子發動機的電力都來源於太陽能，這極大地限製了等離子發動的功耗要求。
曾7次進入太空的華裔科學家張福林致力於此方麵的研究，他帶領團隊研製的可變比衝磁等離子火箭（vasimr）同時具有化學火箭發動機和離子發動機的能力。傳統化學火箭發動機擁有高推力、低比衝，離子發動機則是低推力、高比衝。
而vasimr，它能在高推力、低比衝和低推力、高比衝之間的自由轉換，在這兩者之間調整參數，所以被稱作\"可變比衝\"。
2 0 0 8年，張福林團隊製造出了vx-200等離子引擎測試台，它利用氬氣作為推進劑的第一階段達到了全功率30千瓦。
vx-200全方位超越了傳統的等離子發動機：比衝在3000~秒之間隨意轉換，也就是噴射等離子的速度在30~300千米\/秒，能量轉換效率高達67%。
vx-200分為三部分:
在前部單元裏，首先是把噴出的氣體電離生成等離子體，類似於在蒸汽機裏燒開水，這是以一種螺旋波射頻天線(helicon rf antennas)來實現;
中部單元充當放大器，它用電磁波的能量進一步把等離子體加熱到幾百萬度;
而尾部單元的磁性噴嘴可將等離子體的能量轉化為噴氣口的速度，從而產生反向的推力。
由於以核聚變反應堆為能量源，所以該型發動機可視為行星發動機的現實版。
理論上，如果該型發動機如果研製成功，那麽登陸火星的時間將會從250天縮短為39天。
人聯成立以後，張福林團隊加入了人聯科學院的行星發動機項目，使用“龍核”作為動力源，製造出了龍核一型等離子發動機，並把這台發動機裝在了一艘鸞鳥空天母艦上進行測試。
經過測試，這台發動機可以在太空中為鸞鳥提供牛的推力，比衝達到+。
如果使用四聯裝發動機，那麽這艘滿載噸的空天母艦可以在太空中跑出十分之一的光速。
即使隻有十分之一的光速，對人類而言，這也是質的飛躍了，至少這讓人類前往附近的恒星係成為了可能。
而且更重要的是龍核一型行星發動機由於是一種可變比衝磁等離子發動機，所以它的推力和比衝可以靈活調節，這為人類在太空旅行中的加速和減速，以及起飛和降落提供了良好的條件。
可以說是目前人類最理想的發動機了。
不過即使擁有了龍核一型行星發動機，遠征比鄰星也隻是一個夢想。
因為旅途中的能源和物資補給是個極大的問題。
以地球和月球上儲存的重氫聚變材料根本不足以支撐人類進行如此遠距離的航行。
所以太空采礦技術就成為了人類必須攻克的難題。
好在在這一方麵人類不是沒有基礎，使用納米機器人進行采礦的工蜂級采礦船和蜂巢級工程船已經製造完畢，目前正在前往小行星帶進行采礦測試。
不過想要獲得足夠的聚變能源，在太陽係以內除了向母恒星太陽要就隻有找木星想辦法了。
首先以人類目前的科學技術想要從太陽上采集重氫元素根本不可能，那就隻有一個辦法從木星上采集了。
木星是一個巨大的液態氫星體。隨著深度的增加，在千米處液態氫在高壓和高溫形成。
據推測，木星的中心是一個含矽酸鹽和鐵等物質組成的核區，物質組成與密度呈連續過渡。
木星是四個氣體行星(又稱類木行星)中的一個:即不以固體物質為主要組成的行星，它是太陽係中體積最大的行星，赤道直徑為千米。
木星的密度為1.326 g\/cm3，在氣體行星中排行第二，但遠低於太陽係中四個類地行星。
木星的高層大氣是由體積或氣體分子百分率約88-92%的氫和約8-12%的氦所組成。
由於氦原子的質量是氫原子的四倍，探討木星的質量組成時比例會有所改變:大氣層中氫和氦分別占了總質量的75%及24%，餘的1%為其他元素，包括微量的甲烷、水蒸氣、氨以及矽的化合物。
另外木星也含有微量的碳、乙烷、硫化氫、氖、氧、磷化氫、硫等物質。
大氣最外層有冷凍的氨的晶體。
木星上也透過紅外線及紫外線測量發現微量苯和烴的存在。
木星作為太陽係內除了太陽之外儲存氫元素最多的星球，自然不缺重氫聚變燃料，現在人類麵臨的問題是如何開采這些重氫聚變材料。