美国宇航局(NASA)正在与一家私营公司合作,开发一种基于基于脉冲裂变聚变(Pulsed Fission Fusion)概念的脉冲等离子火箭火箭(PPR),可以产生高达10吨(100,000牛顿)的推力,比冲5000秒,远远超过目前的其他深空推进技术,可以将安装重型防护罩的载人飞船在两个月内发射到火星,避免宇航员受到宇宙射线的伤害。

这家公司名叫豪威工业(Howe Industries),总部位于亚利桑那州。所谓脉冲裂变聚变(Pulsed Fission Fusion),来自于1950年代开发核武器时发展起来的,已投入使用的裂变点火聚变系统,NASA希望将其和Z箍缩结合起来,触发热核氘聚变产生大量中子,在周围的铀或钍衬里中诱发裂变反应,释放出足够的能量来约束和加热聚变等离子体,然后使用磁喷嘴将其喷射出去产生强大的推力。

Z箍缩技术我前不久曾经详细介绍过,是最早开始研究的可控核聚变技术,利用等离子体轴向电流产生的强大环形磁场压缩自身,达到极高的温度从而触发核聚变,理论上等离子体电流越大,压缩的温度和密度越高。此前一家名为Zap能源的公司,已经在Z箍缩装置中实现了50万安培的稳定电流,正在建造100万安培电流的下一代装置,而他们的预计是65万安培就可以实现Q=1的可控核聚变。

NASA脉冲裂变聚变团队此前的研究表明,通过将裂变-聚变目标封装在液态锂外壳中并提供电流回路,这种改进的Z箍缩推进系统能够达到裂变临界状态,随后裂变能量会提升聚变反应速率,产生更多的中子,从而进一步促进裂变反应。这种推进系统可以提供开放式循环聚变推进装置的效率,同时又具有裂变系统相对较小的尺寸和简单性,理论上可以实现30000秒的比冲,从而可以在一个月内到达火星,从根本上提高人类探索太阳系及更远地方的能力。

豪威公司正在NASA“创新先进概念计划”(NIAC)资助下进行第一阶段的研究,将这种火箭用于美国重返月球和火星的计划,极高推力和更高比冲的结合意味着它“有可能会彻底改变太空探索”。如果NASA同意进行第二阶段的开发,他们将集中力量改进发动机性能,并开发原型机进行测试,最终完成载人火星飞船的设计。

简而言之,这种技术已逐渐趋近现实,有可能开发出比现有任何火箭都强大得多的推进系统,大大缩短人类探索太阳系的时间,并有望在几十年内进入星际空间。

参考:https://www.howeindustries.net/ppr