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參考消息網6月5日報導 英國《新科學家》周刊網站5月17日發表題為《可以帶你從地面進入太空的等離子噴氣發動機》的報導稱,忘了燃料驅動的噴氣發動機吧,人類馬上就可以擁有只利用空氣和電力就能從地面飛到太空邊緣的飛機了。

資料圖:太空
資料圖:太空

傳統的噴氣發動機通過將壓縮空氣與燃料混合併點燃來產生推力。燃燒的混合物迅速膨脹,然後從發動機的後部噴出,將其向前推進。

等離子噴氣發動機並不使用燃料,而是利用電力產生電磁場。它們將氣體(比如空氣或氬氣)壓縮並將其激發成等離子體——一種類似於熱核反應堆或恒星內部的高溫致密的電離狀態。

過去十幾年來,等離子發動機一直處於實驗室研發階段。對它們的研究在很大程度上僅限於在太空中推進衛星的想法。

柏林工業大學的貝爾坎特·格克塞爾及其團隊現在希望將等離子發動機裝配到飛機上。他說:「我們希望開發一種能夠在30公里高度運行的系統,這個高度是標準噴氣發動機無法達到的。」它們甚至可以把乘客帶到大氣層的邊緣甚至更遠的地方。

而挑戰是開發一種可用於起飛及高空飛行的吸氣式等離子推進發動機。

等離子噴氣發動機常常被設計成在真空或者大氣層較高處的低氣壓中工作,在那裡它們需要攜帶氣體補給。但是現在,格克塞爾的團隊已經測試了一種可以在一標準大氣壓下工作的等離子噴氣發動機。格克塞爾說:「我們是首先在地面上製造快速且強大的等離子噴氣發動機的團隊。這些等離子噴射流的速度可以達到每秒20公里。」

該團隊利用毫微秒長快速放電流來點燃推進混合物。脈沖爆震內燃機採用了類似的技術,使它們比標準燃料驅動發動機更有效率。

這是人們首次將脈沖爆震應用到等離子推進器上。亞拉巴馬大學亨茨維爾分校的賈森·卡西布裡深受觸動。他說:「這可以大大擴展所有飛機的航行範圍,降低經營成本。」

但是,在這種技術可以驅動真正的飛機之前,還有幾個困難要克服。首先,該團隊測試了80毫米長的迷你推進器,而一架商用客機需要大約一萬台這樣的推進器才能飛行,這使得目前的設計對於那種規格的飛機來說過於複雜。格克塞爾的團隊現在計劃以小型飛機和飛艇為目標。對於一架小型飛機來說,100到1000台推進器就足夠了,該團隊認為這是可行的。

最大的限制是缺乏輕量電池。需要大量電力來產生和維持等離子體。以色列工學院的達恩·列夫說:「大量推進器需要一個小型電廠,而利用當今技術這是不可能配備在飛機上的。」電力供應也是單個推進器變大的障礙。這樣做會減少一架飛機所需的推進器數量,但是每台推進器的功率會更大。

格克塞爾希望在緊湊型熱核反應堆中取得突破,來為他的系統提供電力。他說,其他可能的選項是太陽能電池板或無線波束供能。

與此同時,他正在研究混合飛機,從而將他的等離子發動機與脈沖爆震內燃機或火箭相結合以節省燃料。(編譯/苑欣芳)