重生科技學霸  第五百四十二章等離子體引擎

類別: 科幻 | 超級科技   作者:瘋子C  書名:重生科技學霸  更新時間:2022-01-18
 
搞出一種反重力裝置,秦元清將之交給自己的學生們去驗證、測試,他則是來到了航空發動機研究院,然后十余個人在會議室開啟了關于等離子體引擎技術的相關討論。

是的,秦元清一直認為,使用火箭等傳統運載方式,并不適合太空時代,人類真正要在太空時代有所作為,必須采用電推進,電推進結合可控核聚變,完全可以使得航天器擺脫能源不足的困境。

為何人類登月難度很大,去火星或者金星難度更大,至今沒有一個國家實現載人登上火星或者金星,一個很重要的原因就是能源的限制,不管是液體裝置還是固體裝置,所能攜帶的能源是極其有限的,而且液體或者固體燃料越多,在發射過程中消耗的燃料自然也就越多。

可是電推進、可控核聚變兩者相結合,卻可以完美的解決液體、固體燃料的瓶頸,可以說人類想征服月球,征服太陽系,就必須解決電推進問題。

如今秦元清已經解決了可控核聚變,解開了能源的束縛,在太空時代他還必須解決電推進技術。

當然想要把可控核聚變安裝到等離子體引擎上去,還得解決可控核聚變小型化,不然的話以目前‘金烏裝置’的龐大體積,根本無法安裝進等離子體引擎上。

不過‘金烏裝置’是大,它發出的能量也是大,而航天器目前來說還不需要那么龐大的能量,所以‘金烏裝置’也不需要那么大。

“總指揮,等離子體引擎目前距離設計指標,還有相當長的路要走,一些技術驗證需要在此次載人登月的時候進行驗證!”白博沉聲地說道。

雙環太空站項目,水木大學航空發動機研究院承擔著一大核心技術,那就是等離子體引擎的開發,好讓等離子體引擎安裝到航天器上面,大大提高航天器的安全性、續航能力。

等離子體引擎是電推進系統的一種,其應用的主要介質就是等離子體。

相對于裸露在外的推進劑儲箱,化學火箭的發動機看上去很小,但它的胃口很大。‘吃得多,干活的效率卻不高’正是化學火箭的真實寫照,火箭推進器吞噬掉海量能源,只在提供短期動力方面有效——儲存的燃料很快用完,推進器馬上被當成垃圾扔掉。化學火箭的大部分燃料被用來擺脫地球引力,剩余的一點則被用來推動火箭的‘太空滑行’。火箭飛往目的地,僅僅是依靠慣性。

毫無疑問,化學推進器是無法滿足太空時代的!

而等離子發動機,則是采取了一種和化學火箭完全不同的設計思路。它使用洛倫磁力讓帶電原子或離子加速通過磁場,來反向驅動航天器,這和粒子加速器與軌道炮的道理是一樣的。

等離子推進器雖然在一定時間內提供的推力相對較少,然而一旦進入太空,它們就會讓航天器逐漸加速飛行,直至速度超過化學火箭。

實際上,等離子推進器并非是全新技術,它早已出現在多項太空探測任務中,比如美利堅NASA探測小行星的‘黎明號’探測器和東瀛探測彗星的‘隼鳥號’探測器!就是在華夏,等離子體引擎也一直處于世界第一梯隊,比如探測火星的‘祝融號’探測器,比如不久后將發射到繞月軌道的核心艙,全部都搭載著等離子引擎。

只是這些等離子引擎都屬于輔助發動機,推力和加速度都很小,要使航天器達到預定的飛行速度,都需要相當長的時間。毫無疑問,目前的等離子體引擎距離秦元清定下的技術指標,有著非常遙遠的距離。

哪怕幾年過去,航空發動機研究院承擔等離子體引擎開發與提升項目,可是也就只能實現每秒1m的加速度,這么小的加速度,毫無疑問是無法滿足太空時代的要求的。

秦元清一直堅持著在等離子引擎投入重資,就是因為電推進不受化學推進劑可釋放化學能大笑的限制,畢竟這么多年的實踐已經表明,一般化學推進劑的能量為70MJ/kg,而電推進根本不受這些限制,從理論上來說它可以達到任何能量。再者就是電推進的比沖比化學推進的比沖高很多,因此它所需的推進劑將會少的多,從而增加航天器的有效載荷,提高性能和效益!

從理論上來說,一旦實現真正的等離子體引擎,那么人類登陸火星的時間將會從250天縮短為39天。

“現在也有一個問題,就是可控核聚變裝置如何小型化,才能安裝上等離子體引擎上面,不解決這個問題,靠著太陽能發電,那么它的缺點將會非常明顯,無法提供大推力,也無法高持續提供動力!”方展說道。

誰都知道電推進有著比化學推進有非常大的優勢,但是為何到了現在,電推進始終都是屬于輔助功能,就是因為這里面還有很大的問題沒能解決,不解決這些問題,電推進就無法真正的取代化學推進。

“可控核聚變小型化的事,交給我來解決!”秦元清平靜地說道。

他既然能夠設計出‘金烏裝置’這樣的龐大物件,自然也可以根據航天器所需的動力,設計小型的‘金烏裝置’,其中的原理是一樣的。

要說全世界最懂可控核聚變的,非秦元清莫屬!

在學術界,實際上關于電推進,是有兩種主流觀點的,一種是利用太陽能,一種是核動力。

太陽能作為動力來源這種主流觀點,是有它的道理的,因為在太空中,擁有著非常豐富的太陽能,太陽能發電的效率可是遠超地球,正是因為如此,才有人提出一種設想,那就是在太空中太陽能發電,然后將電輸送到地球。

所以只需要使用一個巨大的太陽能電池板,就可以提供很大的能源。

當然這種動力來源也不是沒有缺點,一來電池板的效率不夠高,如果想往外圍的深空繼續進發,或者運送更大的載重,就必須獲得更大的電能,至少應該達到以兆瓦計算的規模。二來則是那巨大的太陽能電池板,實際上也是增大航天器的危險性,因為在太空中,并非真的絕對安全,實際上太空中有著很多的隕石,這些高速飛行的隕石,是非常危險的。

也因此,秦元清從一開始,就將目標放在了核動力方面,而核動力自然不是核裂變動力方面,而是可控核聚變方面,因為不管是安全上,還是能量轉化方面,亦或者燃料的來源、經濟性,可控核聚變都遠超核裂變堆!

其他人聽到秦元清這么說,一個個都覺得信心滿滿,很顯然他們不認為可控核聚變小型化可以難倒秦元清,畢竟秦元清可是‘金烏工程’項目總指揮,是帶領著科研人員真正攻克的可控核聚變。再者秦元清可謂是航空發動機研究院的所有者、創始人,他在這里留下無數的傳說,已經是屬于神一般的男人。

大家對于他,只有信任,而沒有懷疑!

秦元清和其他人進行商討,慢慢地三款等離子體引擎就逐漸成型,按照秦元清的設想,未來的航天器主要有三種,一種是貨運航天器,一種是大型載人航天器,一種是小型載人戰斗航天器也就是太空戰機這種!

因為這三種航天器的大小、性能要求不一樣,等離子體引擎的大小、性能也會不一樣!所以,需要的可控核聚變裝置大小也不一樣!

說實在的,太空時代,航天器的造價將遠超現在,每一艘航天器的造價都會非常高昂,因為應用了許多新材料,這些新材料剛剛研究出來,還沒有大規模量產,所以造價就會非常高昂。

比如現在生產的三臺等離子體引擎,每一臺的造價就高達一千萬元,這還是不算可控核聚變,一旦加入可控核聚變能源動力,那價格就會更加高昂。

秦元清騰出幾天時間,設計了小型化的‘金烏裝置’,保證‘金烏裝置’輸出的能量能夠滿足自身核聚變所需以及等離子體引擎所需,至于能量大小變化,則是需要靠引擎的一些控制。

等他設計完成小型化的‘金烏裝置’,接下來制造會有專門的制造廠進行制造,然后再安裝上等離子體引擎上面。

在這三臺等離子體引擎,都會按裝上航天器,進行各種實驗,爭取在2030年開始建造雙環太空站的時候,等離子體引擎技術能夠達到成熟,并且航天器要遠遠領先于現在的航天器。

制造方面,秦元清并沒有投入太大的關注,因為這有專門的制造廠,在這樣的高精尖技術,不管是制造工藝,還是制造的保密性,都是極高的,想要泄密難度是非常大的。

秦元清結束了‘等離子體引擎’的設計工作,則是出發前往航天員訓練中心,去探望那些正在刻苦訓練的航天員!

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