秘密开发的未来主义“类外星人”核聚变火箭将彻底改变太空旅行

完全秘密开发的未来式“类外星人”核聚变火箭，如果真的有效，可能会给太空旅行带来革命性的变化。

英国初创企业脉冲星聚变公司（Pulsar Fusion）公布了建造一批可重复使用的核聚变动力火箭的计划，这些火箭被称为“太阳鸟”（Sunbirds），有望将穿越太阳系的时间缩短一半。但并不是所有人都相信。

该计划使用一种新型核聚变推进系统，为可重复使用的“类外星人”轨道火箭舰队提供动力，该公司称，这将彻底改变我们探索太阳系乃至更远的太空的方式。

制造这些火箭的脉冲星聚变公司的创始人兼首席执行官理查德·迪南告诉媒体，这个雄心勃勃的项目背后的技术将于今年开始测试，并可能在2027年进入太空。然而，该公司并没有为未来航天器何时成为现实设定时间表。一位专家指出，这可能至少需要十年，甚至更长时间。

脉冲星聚变公司（Pulsar Fusion）也制造传统的等离子体推进器，并正在开发核裂变发动机。根据发给媒体的一份电子邮件声明，该公司在过去十年中“完全保密”地开发了这个概念，于3月6日首次宣布了“太阳鸟”项目。该项目于3月11日在伦敦ExCel中心举行的太空通信博览会上向公众全面展示。

理论上，拟议中的火箭将被储存在大型轨道卫星船坞中，然后被部署并连接到其他航天器上，并像巨大的“太空拖船”一样迅速推动它们到达目的地，这将大大降低长途太空任务的成本。

一段概念视频展示了未来火箭是如何利用旅程两端的对接站将更大的航天器运送到火星并返回的。

“太阳鸟”的核心技术是双直接聚变驱动（DDFD）发动机，该公司声称，该发动机将利用难以捕捉的核聚变动力，并在理论上提供比目前可能的排气速度高得多的排气速度。

脉冲星融合公司表示，如果成功的话，这将使前往火星的潜在旅行时间缩短一半，并使探测器在4年内到达冥王星。（目前的冥王星旅行纪录是9.5年，由美国宇航局的新视野号宇宙飞船在2015年创造。）

“如果我们要成为真正到达其他星球的物种，那么排气速度几乎是最重要的事情，”迪南在太空通信博览会上的一次演讲中说。“就（理论上）可以产生的排气速度而言，核聚变是王道。”

太空核聚变

在地球上，利用核聚变作为一种近乎无限的能源来源可能还需要几十年的时间，乍一看，核聚变火箭的想法似乎纯粹是科幻小说。然而，事实恰恰相反，因为“在太空中进行核聚变的门槛较低，”迪南在太空通信博览会的一次采访中告诉媒体。

这是因为在太空中需要的反应与物理学家在地球上尝试的反应不同。在被称为托卡马克的传统核聚变反应堆中，目标是聚变氘和氚 —— 两者都是重同位素，氢的不同版本 —— 以便释放出持续不断的中子流，从而产生热量（进而产生能量），同时为持续的反应提供更多的燃料。

然而，DDFD计划的燃料是氘和氦-3，这是一种极其罕见的氦同位素，比主要形式少一个中子。在这种情况下，反应会产生质子，它们的电荷可以用于直接推进。此外，这种反应每次只需要持续很短的时间，类似于地球上已经实现的时间尺度。

反应堆的形状和规模也很重要。托卡马克是巨大的甜甜圈形状的房间，必须模拟太空的真空，并承受相当于太阳表面的持续温度。为了做到这一点，他们使用非常强大的电磁铁将等离子体限制在一个恒定的环路中。但DDFD是一个线性反应堆，不需要完全约束等离子体。在太空中，也有一个自然真空和温度达到绝对零度，这将防止反应堆过热。

然而，DDFD的设计仍然是一个严格保密的秘密，尚未经过适当的测试，因此其确切的工作原理和可行性尚不清楚。

迪南说，他理解为什么人们最初可能对太空核聚变的可行性持怀疑态度，但他补充说，当人们从逻辑上看它时，它就开始变得很有意义。“这在任何方面都是可以实现的，”他补充说。“如果我们能在地球上进行核聚变，我们绝对可以在太空中进行核聚变。”

但并不是所有人都认为这很容易。

“我对此持怀疑态度，”麻省理工学院专攻火箭推进的航天学教授保罗·洛萨诺（Paulo Lozano）在一封电子邮件中告诉媒体。“核聚变很棘手，长期以来，由于很多原因一直很棘手，尤其是在小型设备中。”然而，在没有看到完整的太阳鸟设计的情况下，他补充说，他“没有技术基础来判断”。

太阳鸟飞走了

如果脉冲星能够掌握DDFD，计划是使用由此产生的太阳鸟作为“太空拖船”，可以推动任何航天器从低地球轨道（LEO）进一步进入太空 —— 很大程度上是因为聚变不是直接从地球表面发射火箭的可行或安全的方式。

因此，为了完全摆脱地球的引力，就像SpaceX的喜怒无常的星际飞船火箭那样，不必建造带有巨大推进器的巨型火箭，而太阳鸟将允许任何进入LEO的航天器逃脱地球的引力。迪南说，这将使月球、火星和其他地方的任务更加可行，而且成本更低。

脉冲星公司还设想，“太阳鸟”可以作为电池，在飞行过程中为任何与它相连的航天器的系统供电。虽然这不是主要目标。

迪南说，“太阳鸟”的另一个巨大吸引力是，它们只需要少量的燃料，当它们“停留”在轨道对接站上时，可以很容易地重新填充和充电，这可能使它们比大多数其他推进系统更容易重复使用。

“太阳鸟”可能长约100英尺（30米），在最初的新闻稿中被描述为“独特的外星人式设计”。迪南说，这是由于厚厚的“坦克般的”装甲，有望使它们能够在宇宙辐射和太空微陨石的轰击下存活下来，这就是为什么它们看起来“超级奇怪”的原因。

迪南估计，每个“太阳鸟”的生产成本可能高达9000万美元（7000万英镑），这主要是因为氦-3的获取成本很高。然而，他补充说，这些火箭可以为潜在客户节省大量资金，这意味着它们的成本是值得的。“如果我能让他们更快到达那里，他们会为此付出代价的。”

洛萨诺说，在未来，氦-3可以从月球的风化层中开采出来，这比在地球上生产要便宜得多。但目前这还不是脉冲星计划的一部分。

下一个步骤

脉冲星公司今年将在一对巨大的真空室里对DDFD发动机进行首次静态测试，这对真空室是最近在该公司位于英国布莱切利的园区里建造的。迪南说，这些真空室是英国同类真空室中规模最大的，可能也是欧洲最大的。

这些最初的测试不会使用氦-3，因为它太贵了，无法用于原型，这意味着真正的聚变将无法实现。取而代之的是，一种“惰性气体”将被用来测试发动机在理论上是如何工作的。

下一步，脉冲星聚变计划在2027年进行一些“关键技术组件”的轨道演示，他补充说。然而，迪南没有说明这将带来什么。

如果即将进行的测试取得成功，脉冲星将开始筹集资金，建造一个全尺寸的“太阳鸟”原型机，并开始尝试使用氦-3实现真正的核聚变。然而，迪南说，目前还没有制造第一架“太阳鸟”原型机的时间表，而且预测它何时可能发生“过于推测”。

洛萨诺“乐观地”预测，完全运行的“太阳鸟”原型机至少还需要10年的时间，但他补充说，物理学家经常开玩笑说，“聚变是未来20年的事情，而且永远都是这样。”

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