時間: 2036年初,“基石”空間站,“星海學院”高級工程學研討會
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(開篇:驅動文明的基石——為何是聚變?)
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“基石”空間站,擴建後的“星海學院”多功能教學模塊內。一場由白梓博士親自主持的、面向雪島和北方聯合高級工程師及科研人員的、關於“未來推進系統發展路徑”的內部技術研討會,正在進行。
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白梓站在充滿科技感的光學講台後,她身後的全息投影,正展示著太陽系的壯麗景象,以及… 雪島那日益擴展的、遍布內太陽系的活動軌跡線。
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“各位同仁,早上好。”白梓的聲音,通過擴音系統和與會者佩戴的輕便翻譯耳機(用於消除不同母語間的隔閡),清晰地傳遍了整個會場(包括通過量子通訊遠程接入的雪島基地和NU研究中心)。“今天,我們不討論‘星火計劃’那些過於前沿和… 危險的理論。我們來談談更‘腳踏實地’的東西——那些正在驅動著我們的礦船、運輸艦、探測器,乃至支撐著我們在L4點這個‘新家園’生存下去的、最核心的技術:聚變引擎。”
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她頓了頓,語氣變得嚴肅:“很多人可能會問,為什麼我們如此執著於聚變能?化學火箭不是更成熟嗎?離子推進器效率不是更高嗎?甚至… 未來的‘星火’曲率引擎,才是終極答案不是嗎?”
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“是的,化學火箭成熟,但它的比衝(Isp,衡量燃料效率的指標)太低了!想要把一公斤物質送出地球,你需要燃燒數十甚至上百公斤的燃料!對於我們要進行的太陽系級別的大規模資源運輸和開發來說,化學火箭的成本和效率,是無法承受的!它最多… 只能作為我們從地球深井中‘爬’出來的、一次性的‘梯子’(指‘白楊’助推器)。”
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“離子推進器,比衝確實極高,非常節省燃料。但它的推力太小了!小得可憐!驅動一艘大型貨船,可能需要數年甚至數十年才能完成一次加速或減速!對於我們目前這種需要‘搶時間’、與未知威脅賽跑的狀態來說,也遠遠不夠!”
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“至於‘星火計劃’…”白梓的眼中閃過一絲複雜的光芒,“它的潛力是無限的,但它所面臨的理論、材料和能源瓶頸,也是前所未有的。在可預見的未來(至少十年,甚至更久),它恐怕都難以成為我們可靠的、常規的動力來源。”
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“所以,聚變能,尤其是D-He3(氘-氦3)聚變,就成為了我們現階段,乃至未來很長一段時間內,唯一現實可行的高性能推進方案!”
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她的身後,全息投影上出現了D-He3聚變反應的方程式:
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D+
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3
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He→p(14.7MeV)+ 以上内容来自hlib.cc。更多中文H小说尽在hlib.cc。
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4
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He(3.7MeV)
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“D-He3反應最大的優勢在於,它是**‘貧中子’(Aneutronic)**的!其反應產物主要是高能帶電粒子(質子和氦4原子核),而不是像D-T(氘-氚)反應那樣,產生大量高能中子。這意味著什麼?”白梓提問道。 以上内容来自hlib.cc。更多中文H小说尽在hlib.cc。
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台下,來自NU的核物理專家德米特里立刻回答:“意味著能量可以直接通過電磁場進行轉換和引導,能量轉換效率更高!同時,中子輻照大大減少,對反應室材料的要求、以及所需的輻射屏蔽重量,都可以大幅降低!這對於需要嚴格控制重量和能量效率的星際引擎來說,是決定性的優勢!”
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“完全正確,德米特里同志!”白梓讚許地點頭,“當然,D-He3反應的點火條件(溫度和壓力)也比D-T反應苛刻得多。這就需要我們在等離子體約束、能量注入和材料科學上,不斷取得突破。而這,也正是我們雪島引擎技術發展的核心脈絡。” 以上内容来自hlib.cc。更多中文H小说尽在hlib.cc。
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(老黃牛的進化:‘北極星-改’——可靠的基石)
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“我們的第一代、也是目前應用最廣泛的主力聚變引擎,就是大家熟知的‘北極星-改’(Polaris-Kai)系列PDFD(脈衝爆震聚變驅動器)引擎。” 以上内容来自hlib.cc。更多中文H小说尽在hlib.cc。
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白梓調出了“北極星-改”的詳細三維結構圖和工作原理動畫。
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“首先,明確一點,我們採用的並非托卡馬克或仿星器那種持續性聚變模式,而是脈衝式的慣性約束聚變(ICF)。”動畫演示開始: 以上内容来自hlib.cc。更多中文H小说尽在hlib.cc。
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燃料注入: 一枚枚只有米粒大小的、由固態氘和液態氦-3構成的特殊靶丸,被高速注入到反應室核心。
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激光/粒子束點火: 數十束高能激光(或中子束/離子束,根據不同型號的點火設計)從四面八方,在納秒級的時間內,同時、精確地轟擊在靶丸表面,產生巨大的壓力和熱量,引發靶丸核心的聚變反應!每一次成功的點火,都相當於在反應室內引爆了一顆… 微型的氫彈!
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磁力約束與噴射: 聚變爆炸產生的高溫、高壓等離子體,並不會直接炸毀反應室(這是關鍵!)。反應室周圍,是由超導線圈(這裡面,北方聯合提供的穩定、耐用的超導材料技術居功至偉)產生的、極其強大且形態動態可變的磁場!這個磁場,如同一個無形的、堅不可摧的“瓶子”,將狂暴的聚變等離子體約束住,並通過一個特殊設計的、喇叭狀的磁力噴管(Magnetic Nozzle),將其高速向後噴射出去,產生巨大的推力!” 以上内容来自hlib.cc。更多中文H小说尽在hlib.cc。
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脈衝循環與熱管理: 這種點火-爆炸-噴射的過程,會以極高的頻率(比如每秒數十次甚至上百次,視引擎工況而定)不斷重複。每一次脈衝,都會產生巨大的熱量,這需要極其高效的冷卻系統(比如利用液態金屬或高壓氦氣進行循環冷卻,並通過巨大的外部散熱板將廢熱排向太空)來維持引擎的穩定運行。
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“‘北極星-改’的設計理念,就是可靠、耐用、以及… 相對的‘易於’(我強調是相對)製造和維護。”白梓總結道,“它的推力不算頂尖(雖然也遠超任何化學火箭),比衝也還有提升空間,但它的技術成熟,故障率低,能夠長時間穩定運行。因此,它成為了我們‘工神星’採礦母艦、‘搬山’級運輸艦隊、以及‘基石’空間站主反應堆的標準配置。它是我們開拓太陽系的、勤勤懇