美提出硼聚變推進器新設(shè)想，航天領(lǐng)域環(huán)保

環(huán)保理念已經(jīng)從人們的生活和工業(yè)領(lǐng)域延伸到更深遠的領(lǐng)域，例如航天領(lǐng)域。如何能用更經(jīng)濟環(huán)?？尚械姆绞桨l(fā)射衛(wèi)星或宇宙飛船成為科學家探索的新目標。近日，據(jù)美國電氣和電子工程師協(xié)會（IEEE）出版的《IEEE波譜》雜志報道，美國科學家提出了使用無中子硼聚變作為動力源的推進器這一新概念。

現(xiàn)有推進器以氘氚為材料，其核聚變反應(yīng)時會產(chǎn)生大量中子，這些中子沖擊核反應(yīng)堆壁時會產(chǎn)生放射性同位素。與現(xiàn)有推進器不同的是，該推進器不從氘和氚而從硼燃料中獲取能量。硼發(fā)生聚變時，產(chǎn)生的中子能不超過總輸出能量的1%——這種聚變被稱為無中子聚變，可減少中子輻射引發(fā)的各種問題，能極大地降低生物防護、遠距離控制及安全等方面的要求。最重要的是其產(chǎn)生推力的效率是現(xiàn)有最好推進器的40多倍，且更易于管理。

無中子聚變反應(yīng)堆內(nèi)，一個經(jīng)濟可行的激光器將開啟該反應(yīng)，一束能量強度為2×1018瓦特/平方厘米、脈沖頻率為75兆赫、波長介于1微米到10微米之間的光束朝一個雙層的、直徑為20厘米的目標射擊。

該雙層目標的第一層是一個厚度為5微米到10微米的導(dǎo)電金屬線圈，質(zhì)子之間產(chǎn)生巨大的自我推力，導(dǎo)致金屬材料爆炸，使質(zhì)子在該目標的第二層—硼-11薄層方向上加速前進。在第二層上，復(fù)雜的核反應(yīng)開始進行。每一對相互作用的質(zhì)子-硼對產(chǎn)生3個動能為2.9兆電子伏特的α粒子。每束激光脈沖能產(chǎn)生約10萬個粒子，這種推進器的效率非常高，經(jīng)改進后效率可達到現(xiàn)有最好離子推進系統(tǒng)的40多倍。

這種無中子聚變技術(shù)使用的硼，儲量豐富。這種推進方法產(chǎn)生的部分能量可被轉(zhuǎn)化為電力為宇宙飛船上的控制系統(tǒng)所用。不過，這種想法應(yīng)用于實踐還需要10年左右來解決一些問題，比如，如何找到控制粒子路徑的更好方法，減少α粒子撞擊排氣口墻壁產(chǎn)生的能量損失。