物理科技生物学-PHYICA

科幻重游:冲压发动机推进

天文学与空间 2022-10-08 00:01:19

维也纳理工大学 艺术家对冲压发动机推进系统的印象

信用:美国宇航局 在关于与外星文明接触的科幻故事中,有一个问题:什么样的推进系统可以弥合恒星之间的巨大距离?它不能用普通的火箭来完成,比如那些用来登月或火星的火箭

关于这一点,已经提出了许多或多或少的推测性想法——其中之一是“布萨德收集器”或“冲压喷气推进”

它包括在星际空间捕获质子,然后将其用于核聚变反应堆

物理学家和科幻小说作家彼得·夏茨施耐德现在和他来自美国的同事阿尔伯特·杰克逊一起更详细地分析了这个概念

不幸的是,这个结果让星际旅行的爱好者感到失望:它不能像这个推进系统的发明者罗伯特·布萨德在1960年想的那样工作

这项分析现已发表在科学杂志《宇航学报》上

氢气收集机 “这个想法绝对值得研究,”教授表示

Peter Schattschneider

“在星际空间有高度稀释的气体,主要是氢——大约每立方厘米一个原子

如果你在宇宙飞船前面收集氢,就像在磁漏斗中一样,在巨大磁场的帮助下,你可以用它来运行聚变反应堆并加速宇宙飞船

“1960年,罗伯特·布萨德发表了一篇关于这方面的科学论文

九年后,这样的磁场第一次被理论描述

Peter Schattschneider说:“从那以后,这个想法不仅让科幻迷兴奋不已,还引起了科技航天界的极大兴趣。”

半个世纪后,彼得·夏茨施耐德和阿尔伯特·杰克逊现在仔细研究了这些方程

作为计算电子显微镜中电磁场的研究项目的一部分,TU Wien开发的软件出乎意料地被证明是极其有用的:物理学家能够用它来证明磁性粒子俘获的基本原理实际上是有效的

粒子可以在提议的磁场中被收集,并被导入聚变反应堆

通过这种方式,可以获得相当大的加速度——达到相对论速度

巨大的维度 然而,当计算出磁漏斗的大小时,拜访我们银河系邻居的希望很快就消失了

为了达到1000万牛顿的推力——相当于航天飞机主推进力的两倍——这个漏斗的直径必须接近4000公里

一个技术先进的文明也许能够建造类似的东西,但真正的问题是磁场的必要长度:漏斗必须有大约1.5亿公里长——这是太阳和地球之间的距离

因此,在对遥远未来的星际旅行抱有半个世纪的希望后,现在很明显,冲压发动机驱动虽然是一个有趣的想法,但仍将只是科幻小说的一部分

如果有一天我们想拜访我们的宇宙邻居,我们必须想出别的办法

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