第五百四十二章等离子体引擎
搞出一种反重力装置,秦元清将之交给自己的学生们去验证、测试,他则是来到了航空发动机研究院,然后十余个人在会议室开启了关于等离子体引擎技术的相关讨论。
是的,秦元清一直认为,使用火箭等传统运载方式,并不适合太空时代,人类真正要在太空时代有所作为,必须采用电推进,电推进结合可控核聚变,完全可以使得航天器摆脱能源不足的困境。
为何人类登月难度很大,去火星或者金星难度更大,至今没有一个国家实现载人登上火星或者金星,一个很重要的原因就是能源的限制,不管是液体装置还是固体装置,所能携带的能源是极其有限的,而且液体或者固体燃料越多,在发射过程中消耗的燃料自然也就越多。
可是电推进、可控核聚变两者相结合,却可以完美的解决液体、固体燃料的瓶颈,可以说人类想征服月球,征服太阳系,就必须解决电推进问题。
如今秦元清已经解决了可控核聚变,解开了能源的束缚,在太空时代他还必须解决电推进技术。
当然想要把可控核聚变安装到等离子体引擎上去,还得解决可控核聚变小型化,不然的话以目前‘金乌装置’的庞大体积,根本无法安装进等离子体引擎上。
不过‘金乌装置’是大,它发出的能量也是大,而航天器目前来说还不需要那么庞大的能量,所以‘金乌装置’也不需要那么大。
“总指挥,等离子体引擎目前距离设计指标,还有相当长的路要走,一些技术验证需要在此次载人登月的时候进行验证!”白博沉声地说道。
双环太空站项目,水木大学航空发动机研究院承担着一大核心技术,那就是等离子体引擎的开发,好让等离子体引擎安装到航天器上面,大大提高航天器的安全性、续航能力。
等离子体引擎是电推进系统的一种,其应用的主要介质就是等离子体。
在很多科幻小说或者科幻电影中,飞行器总能为星际旅行的全程提供动力。但在现实中,火箭推进器的发动机技术根本无法实现这一点。
相对于裸露在外的推进剂储箱,化学火箭的发动机看上去很小,但它的胃口很大。‘吃得多,干活的效率却不高’正是化学火箭的真实写照,火箭推进器吞噬掉海量能源,只在提供短期动力方面有效——储存的燃料很快用完,推进器马上被当成垃圾扔掉。化学火箭的大部分燃料被用来摆脱地球引力,剩余的一点则被用来推动火箭的‘太空滑行’。火箭飞往目的地,仅仅是依靠惯性。
毫无疑问,化学推进器是无法满足太空时代的!
而等离子发动机,则是采取了一种和化学火箭完全不同的设计思路。它使用洛伦磁力让带电原子或离子加速通过磁场,来反向驱动航天器,这和粒子加速器与轨道炮的道理是一样的。
等离子推进器虽然在一定时间内提供的推力相对较少,然而一旦进入太空,它们就会让航天器逐渐加速飞行,直至速度超过化学火箭。
实际上,等离子推进器并非是全新技术,它早已出现在多项太空探测任务中,比如美利坚NASA探测小行星的‘黎明号’探测器和东瀛探测彗星的‘隼鸟号’探测器!就是在华夏,等离子体引擎也一直处于世界第一梯队,比如探测火星的‘祝融号’探测器,比如不久后将发射到绕月轨道的核心舱,全部都搭载着等离子引擎。
只是这些等离子引擎都属于辅助发动机,推力和加速度都很小,要使航天器达到预定的飞行速度,都需要相当长的时间。毫无疑问,目前的等离子体引擎距离秦元清定下的技术指标,有着非常遥远的距离。
哪怕几年过去,航空发动机研究院承担等离子体引擎开发与提升项目,可是也就只能实现每秒1m的加速度,这么小的加速度,毫无疑问是无法满足太空时代的要求的。
秦元清一直坚持着在等离子引擎投入重资,就是因为电推进不受化学推进剂可释放化学能大笑的限制,毕竟这么多年的实践已经表明,一般化学推进剂的能量为70MJ/kg,而电推进根本不受这些限制,从理论上来说它可以达到任何能量。再者就是电推进的比冲比化学推进的比冲高很多,因此它所需的推进剂将会少的多,从而增加航天器的有效载荷,提高性能和效益!
从理论上来说,一旦实现真正的等离子体引擎,那么人类登陆火星的时间将会从250天缩短为39天。
“现在也有一个问题,就是可控核聚变装置如何小型化,才能安装上等离子体引擎上面,不解决这个问题,靠着太阳能发电,那么它的缺点将会非常明显,无法提供大推力,也无法高持续提供动力!”方展说道。
谁都知道电推进有着比化学推进有非常大的优势,但是为何到了现在,电推进始终都是属于辅助功能,就是因为这里面还有很大的问题没能解决,不解决这些问题,电推进就无法真正的取代化学推进。
“可控核聚变小型化的事,交给我来解决!”秦元清平静地说道。
他既然能够设计出‘金乌装置’这样的庞大物件,自然也可以根据航天器所需的动力,设计小型的‘金乌装置’,其中的原理是一样的。
要说全世界最懂可控核聚变的,非秦元清莫属!
在学术界,实际上关于电推进,是有两种主流观点的,一种是利用太阳能,一种是核动力。
太阳能作为动力来源这种主流观点,是有它的道理的,因为在太空中,拥有着非常丰富的太阳能,太阳能发电的效率可是远超地球,正是因为如此,才有人提出一种设想,那就是在太空中太阳能发电,然后将电输送到地球。
所以只需要使用一个巨大的太阳能电池板,就可以提供很大的能源。
当然这种动力来源也不是没有缺点,一来电池板的效率不够高,如果想往外围的深空继续进发,或者运送更大的载重,就必须获得更大的电能,至少应该达到以兆瓦计算的规模。二来则是那巨大的太阳能电池板,实际上也是增大航天器的危险性,因为在太空中,并非真的绝对安全,实际上太空中有着很多的陨石,这些高速飞行的陨石,是非常危险的。
也因此,秦元清从一开始,就将目标放在了核动力方面,而核动力自然不是核裂变动力方面,而是可控核聚变方面,因为不管是安全上,还是能量转化方面,亦或者燃料的来源、经济性,可控核聚变都远超核裂变堆!
其他人听到秦元清这么说,一个个都觉得信心满满,很显然他们不认为可控核聚变小型化可以难倒秦元清,毕竟秦元清可是‘金乌工程’项目总指挥,是带领着科研人员真正攻克的可控核聚变。再者秦元清可谓是航空发动机研究院的所有者、创始人,他在这里留下无数的传说,已经是属于神一般的男人。
大家对于他,只有信任,而没有怀疑!
秦元清和其他人进行商讨,慢慢地三款等离子体引擎就逐渐成型,按照秦元清的设想,未来的航天器主要有三种,一种是货运航天器,一种是大型载人航天器,一种是小型载人战斗航天器也就是太空战机这种!
因为这三种航天器的大小、性能要求不一样,等离子体引擎的大小、性能也会不一样!所以,需要的可控核聚变装置大小也不一样!
说实在的,太空时代,航天器的造价将远超现在,每一艘航天器的造价都会非常高昂,因为应用了许多新材料,这些新材料刚刚研究出来,还没有大规模量产,所以造价就会非常高昂。
比如现在生产的三台等离子体引擎,每一台的造价就高达一千万元,这还是不算可控核聚变,一旦加入可控核聚变能源动力,那价格就会更加高昂。
秦元清腾出几天时间,设计了小型化的‘金乌装置’,保证‘金乌装置’输出的能量能够满足自身核聚变所需以及等离子体引擎所需,至于能量大小变化,则是需要靠引擎的一些控制。
等他设计完成小型化的‘金乌装置’,接下来制造会有专门的制造厂进行制造,然后再安装上等离子体引擎上面。
在这三台等离子体引擎,都会按装上航天器,进行各种实验,争取在2030年开始建造双环太空站的时候,等离子体引擎技术能够达到成熟,并且航天器要远远领先于现在的航天器。
制造方面,秦元清并没有投入太大的关注,因为这有专门的制造厂,在这样的高精尖技术,不管是制造工艺,还是制造的保密性,都是极高的,想要泄密难度是非常大的。
秦元清结束了‘等离子体引擎’的设计工作,则是出发前往航天员训练中心,去探望那些正在刻苦训练的航天员!
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