新型太空核能引擎：靠磁場推動等離子

美國能源部普林斯頓等離子體物理實驗室（PPPL）的科學家提出一種靠磁場控制等離子體的新型核能引擎技術，將大幅縮短太空旅行的時間。

現在多數等離子核能引擎靠施加電場產生推力，這種技術通過向等離子體施加磁場產生推力，利用磁力線斷裂、重新連接的過程加速粒子。

磁力線斷裂和重新連接是宇宙內常見的現象，比如太陽表面的磁場線就在不斷地匯合、斷裂、再連接，產生大量能量。核聚變設施如托卡馬克反應爐，內部靠強大的磁場引導高溫等離子體，也會發生磁場的重連。

「我在構思這個框架有一段時間了。」PPPL首席研究員、這個想法的發明者埃布拉希米（Fatima Ebrahimi）說：「2017年的一天，我坐在甲板上，想到汽車尾氣和我們實驗室國家球形環面實驗升級計劃（NSTX，基於托卡馬克概念的實驗設施）高速排出粒子有著相似性，就有了這個主意。」

「在運作過程中，這個托卡馬克設備產生的電漿粒團移動的速度達到每秒約20公里，我覺得這可以產生推力。」電漿粒團是一種電漿和磁場連接在一起的結構。

現有的等離子推進器使用電場推動粒子前進，只能產生較小的速度。PPPL實驗室電腦模型的模擬顯示，這種新型推進器粒子噴射的速度可以達到每秒幾百公里，比其它推進器快10倍。

埃布拉希米介紹說，新型推進器與其它設備主要有三個不同點。

一是新型推進器可以通過調整磁場的強度增加或減弱推力；二是新型推進器內電漿粒團和等離子體共同參與噴射產生推力，因此功率更大，而其它推進器只噴射等離子；三是現在的推進器依賴電場，多數使用像氙氣這樣的重原子氣體，新推進器使用磁場，裡面的等離子由輕重原子組成都可以，也就是可以使用任何氣體，還可以根據不同的推進需要，訂製不同的推力。

這項研究近期發表於《等離子體物理》（ Journal of Plasma Physics）期刊上。埃布拉希米說，這是第一份把電漿粒團和磁場重聯用於太空推進器的研究，下一步是造出一個雛形。