作者拉斐尔·罗森，普林斯顿等离子体物理实验室 PPPL物理学家法蒂玛·易卜拉希米站在一位艺术家构想的聚变火箭前
荣誉:艾丽·斯塔克曼(PPPL通信办公室)和ITER 美国宇航局的一名物理学家提出了一种新型火箭推进器，可以将人类带到火星及更远的地方
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能源部普林斯顿等离子体物理实验室(PPPL)
该装置将施加磁场，使等离子体粒子(带电气体，也称为物质的第四种状态)从火箭后部射出，由于动量守恒，推动飞行器向前
目前经太空验证的等离子推进器使用电场来推动粒子
这个新概念将利用磁场重联来加速粒子，这是一个遍及宇宙，包括太阳表面的过程，在这个过程中，磁力线会聚，突然分离，然后又结合在一起，产生大量的能量
重联也发生在被称为托卡马克的环形聚变装置中
“我酝酿这个概念已经有一段时间了，”PPPL首席研究物理学家法蒂玛·易卜拉希米说，她是这个概念的发明者，也是《等离子体物理杂志》上一篇详细阐述这个概念的论文的作者
“2017年，当我坐在甲板上思考汽车尾气和PPPL国家球形环面实验(NSTX)产生的高速尾气颗粒之间的相似之处时，我有了这个想法，”该实验室目前旗舰聚变设施的前身
“在运行过程中，这个托卡马克产生了称为等离子体的磁泡，它们以每秒20公里的速度运动，在我看来，这很像推力
" 聚变是驱动太阳和恒星的动力，它以等离子体的形式结合轻元素，产生大量能量。等离子体是由自由电子和原子核组成的带电物质的热状态，占可见宇宙的99%
科学家们正在寻求在地球上复制聚变，以获得几乎取之不尽的电力供应来发电
目前使用电场推进粒子的等离子推进器只能产生低比冲或速度
但是在PPPL计算机和国家能源研究科学计算中心(位于加州伯克利的劳伦斯·伯克利国家实验室的美国能源部科学办公室用户设施)上进行的计算机模拟显示，新的等离子推进器概念可以产生速度为每秒数百公里的废气，比其他推进器快10倍
易卜拉希米说，宇宙飞船旅程开始时的那种更快的速度可能会把外层行星带到宇航员可以到达的地方
“长途旅行需要几个月或几年，因为化学火箭发动机的比冲非常低，所以飞行器需要一段时间才能达到速度，”她说
“但是如果我们制造基于磁重联的推进器，那么我们可以在更短的时间内完成远距离任务
" 易卜拉希米的推进器概念和其他装置有三个主要区别
首先，改变磁场强度可以增加或减少推力
“通过使用更多的电磁铁和更多的磁场，你实际上可以转动旋钮来微调速度，”易卜拉希米说
其次，新的推进器通过喷射等离子体粒子和被称为等离子体团的磁泡来产生运动
等离子体激元给推进器增加了动力，没有其他推进器概念包含它们
第三，与目前依靠电场的推进器概念不同，易卜拉希米概念中的磁场允许推进器内的等离子体由重原子或轻原子组成
这种灵活性使科学家能够为特定的任务定制推力的大小
“虽然其他推进器需要重气体，由氙等原子组成，但在这个概念中，你可以使用任何类型的气体，”易卜拉希米说
在某些情况下，科学家可能更喜欢轻气体，因为较小的原子可以移动得更快
这个概念扩大了PPPL的空间推进研究的投资组合
其他项目包括霍尔推进器实验，该实验于1999年由PPPL物理学家叶夫根尼·雷瑟斯和纳撒尼尔·菲舍尔发起，旨在研究等离子体粒子在移动航天器中的应用
雷瑟斯和学生们还在研究使用微型霍尔推进器，使小型卫星立方体卫星在环绕地球运行时具有更大的机动性
易卜拉希米强调，她的推进器概念直接源于她对聚变能的研究
易卜拉希米说:“这项工作的灵感来自过去的聚变工作，这是首次提出等离子体团和重联用于空间推进。”
“下一步是建立原型！”
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