第120章（2 / 2）
在科幻文学和最近的太空飞船驱动装置的设计中都提到过所谓的等离子驱动装置。从物理学角度来看等离子是一种气体，它的分子通过电离子作用在很高程度上分裂成离子和电子，以至于电荷互相补充。所以撇去地方的干扰，这一等离子区是没有电荷的。电离的程度是每一个预兆的电荷携带的一部分。它随着温度而增长，并且随着压力的增加而减弱。等离子区内部的物理关系非常复杂。等离子区在通过核聚变利用热核能时得到了重要的应用。等离子区状态通过在等离子区里面充电粒子之间起作用的电子力量得到了一种稳定性。等离子区的这一稳定性导致了等离子区状态面对限制物质的隔绝。等离子区在温度非常高的时候才出现。由于上述两种因素，等离子区状态被描述为物质的第四个聚集态。
◆ 等离子区驱动装置
一个国际科幻作品和当今的太空技术实验室的概念。在国际科幻作品中，“等离子区驱动装置”这一概念大多使用得不确定，几年来新旧世界著名的科学家和技术员已经忙于实际尝试，通过加热纯氢来达到一个较高的燃料流动速度。在这一路径上的第一级毫无疑问是核反应堆，在核反应堆中通过核电站来加热纯氢气，这在美国已经列为著名的“罗弗”项目。人们迄今为止一直使用在高压力状态下在燃烧室里相互反应的燃料联合体。这样一来，燃烧室里的温度和流动速度由燃料联合体的反应热量来决定。
这样获得的最大流动速度在每秒２０公里，并且通过氢气和氟的联合来产生。但是，这并不够使一级火箭从地面升入环形轨道。所以今天人们还使用二级和三级火箭。对于载人的星际太空飞行来说人们需要流动速度在每秒１０公里到１００公里之间。其问题并不在于提高燃烧室内的温度，而在于降低燃气的分子重量。像氦和氢气这样的轻气体在同样的温度情况下每个质量单位比通过化学燃烧已经产生的燃烧气体需要一个更高的热量。在处于试验阶段的等离子区驱动装置方面，问题在于既提高温度又降低分子的重量。如果能成功地把实际太空飞行中的氢气加热到摄氏１００００度，那么就可以达到每秒３０公里的飞行速度。氢气在通常情况下由两个原子组成。在加热到几千度时分子之间彼此剧烈碰撞，以至于它们被毁坏了——而在摄氏５０００度的时候一种氢气就只由原子组成。在继续提高温度的情况下原子同样互相剧烈碰撞，并且彼此“伤害”。从每一个原子中会裂出一个电子，这一电子被电离。这样一来气体就得到了全新的特点，它在电方面有导电能力，并且发射出大量的光线。人们把这一状态称为等离子。在弧光灯和焊光弧中人们早已经在利用这些特性了。这时候在电子之间大约１００瓦特的电压下会有２０千瓦被转化成热量，这种热量把明亮的弧光柱里的空气加热到１１０００度。从原理上讲，并不能通过加热一种气体产生温度的上升，所以人们迄今为止得到了摄氏５００００度的弧光温度。在使用太空飞行等离子区驱动装置时，最困难的是已经产生的高温，它使燃烧室墙壁温度的专门冷却成为必要。１９６３年ＤＶＬ等离子动力研究所在斯图加特第三届欧洲太空飞行会议上使一个驱动装置的模型达到２０千瓦的功率。该驱动装置位于一个真空箱的盖子里面，这一真空箱子可以抽空到一托（等于一毫米高的汞柱产生的压强，一般的空气压强为７６０托）。当然，在太空飞行器中无法把水冷却。一个太空飞行器必须放射不受欢迎的热量。因此，等离子区驱动装置也必须由射线冷却。在实际使用时还有一个困难是，迄今为止进行的试验模型只达到了３０千瓦的功率，而且，尽管流动速度很高，推力只有几百克力（力的单位，在纬度４５度海平面上１克质量的重力。１克力＝１千克力的千分之一，１千克力：一个重量单位，即在地球正常重力场下１公斤物质的重力）。此外还需要说明的是，这一等离子驱动装置并不是为从地球起飞而设计的，而是应该为飞行器在太空中加速或者缓冲服务的。计算结果表明，一个推力小、驱动时间长、流动速度最佳的驱动装置远远超过任何大推力、由于高燃料消耗而驱动时间更短、流动速度更快的化学驱动装置。然而，人们在太空中驱动时必须解决这一问题：人们从哪儿可以得到电能。在１０千瓦这样相对低的功率中，人们可以使用太阳镜，它可以把太阳射线集中在一个水银蒸气壶上。一个由加热的水银蒸气驱动的涡轮机会驱动一个电机，这一电机提供等离子驱动装置所需要的电能。在电量较大的情况下，人们必须使用小的和轻便的核反应堆设备。在美国，ＳＮＡＰ系列正在研制过程当中，小的核反应堆每公斤重量的专门功率在０．０１和０．１千瓦之间。然而，这些设备与已经发出的电能相比太重了。但是这一切都仅仅是一种发展的开端，这一发展会毫无阻挡地继续进行，因为它并不违背任何自然法则。长期以来，能量转换科学正在忙于解决一个功率提高的问题，因为涉及能源经济的一个国际问题。另一方面，加快等离子区的可能性还远未开发完。人们已经开始试图把电子加热与一种电磁加速结合起来。用这一方法可以使放射速度达到每秒１００公里。 ↑返回顶部↑
◆ 等离子区驱动装置
一个国际科幻作品和当今的太空技术实验室的概念。在国际科幻作品中，“等离子区驱动装置”这一概念大多使用得不确定，几年来新旧世界著名的科学家和技术员已经忙于实际尝试，通过加热纯氢来达到一个较高的燃料流动速度。在这一路径上的第一级毫无疑问是核反应堆，在核反应堆中通过核电站来加热纯氢气，这在美国已经列为著名的“罗弗”项目。人们迄今为止一直使用在高压力状态下在燃烧室里相互反应的燃料联合体。这样一来，燃烧室里的温度和流动速度由燃料联合体的反应热量来决定。
这样获得的最大流动速度在每秒２０公里，并且通过氢气和氟的联合来产生。但是，这并不够使一级火箭从地面升入环形轨道。所以今天人们还使用二级和三级火箭。对于载人的星际太空飞行来说人们需要流动速度在每秒１０公里到１００公里之间。其问题并不在于提高燃烧室内的温度，而在于降低燃气的分子重量。像氦和氢气这样的轻气体在同样的温度情况下每个质量单位比通过化学燃烧已经产生的燃烧气体需要一个更高的热量。在处于试验阶段的等离子区驱动装置方面，问题在于既提高温度又降低分子的重量。如果能成功地把实际太空飞行中的氢气加热到摄氏１００００度，那么就可以达到每秒３０公里的飞行速度。氢气在通常情况下由两个原子组成。在加热到几千度时分子之间彼此剧烈碰撞，以至于它们被毁坏了——而在摄氏５０００度的时候一种氢气就只由原子组成。在继续提高温度的情况下原子同样互相剧烈碰撞，并且彼此“伤害”。从每一个原子中会裂出一个电子，这一电子被电离。这样一来气体就得到了全新的特点，它在电方面有导电能力，并且发射出大量的光线。人们把这一状态称为等离子。在弧光灯和焊光弧中人们早已经在利用这些特性了。这时候在电子之间大约１００瓦特的电压下会有２０千瓦被转化成热量，这种热量把明亮的弧光柱里的空气加热到１１０００度。从原理上讲，并不能通过加热一种气体产生温度的上升，所以人们迄今为止得到了摄氏５００００度的弧光温度。在使用太空飞行等离子区驱动装置时，最困难的是已经产生的高温，它使燃烧室墙壁温度的专门冷却成为必要。１９６３年ＤＶＬ等离子动力研究所在斯图加特第三届欧洲太空飞行会议上使一个驱动装置的模型达到２０千瓦的功率。该驱动装置位于一个真空箱的盖子里面，这一真空箱子可以抽空到一托（等于一毫米高的汞柱产生的压强，一般的空气压强为７６０托）。当然，在太空飞行器中无法把水冷却。一个太空飞行器必须放射不受欢迎的热量。因此，等离子区驱动装置也必须由射线冷却。在实际使用时还有一个困难是，迄今为止进行的试验模型只达到了３０千瓦的功率，而且，尽管流动速度很高，推力只有几百克力（力的单位，在纬度４５度海平面上１克质量的重力。１克力＝１千克力的千分之一，１千克力：一个重量单位，即在地球正常重力场下１公斤物质的重力）。此外还需要说明的是，这一等离子驱动装置并不是为从地球起飞而设计的，而是应该为飞行器在太空中加速或者缓冲服务的。计算结果表明，一个推力小、驱动时间长、流动速度最佳的驱动装置远远超过任何大推力、由于高燃料消耗而驱动时间更短、流动速度更快的化学驱动装置。然而，人们在太空中驱动时必须解决这一问题：人们从哪儿可以得到电能。在１０千瓦这样相对低的功率中，人们可以使用太阳镜，它可以把太阳射线集中在一个水银蒸气壶上。一个由加热的水银蒸气驱动的涡轮机会驱动一个电机，这一电机提供等离子驱动装置所需要的电能。在电量较大的情况下，人们必须使用小的和轻便的核反应堆设备。在美国，ＳＮＡＰ系列正在研制过程当中，小的核反应堆每公斤重量的专门功率在０．０１和０．１千瓦之间。然而，这些设备与已经发出的电能相比太重了。但是这一切都仅仅是一种发展的开端，这一发展会毫无阻挡地继续进行，因为它并不违背任何自然法则。长期以来，能量转换科学正在忙于解决一个功率提高的问题，因为涉及能源经济的一个国际问题。另一方面，加快等离子区的可能性还远未开发完。人们已经开始试图把电子加热与一种电磁加速结合起来。用这一方法可以使放射速度达到每秒１００公里。 ↑返回顶部↑