在科幻片《星際迷航》中,未來(lái)的人類(lèi)星艦在一般慢速航行采用的脈沖推力(impulse power),是將氘氣體解離之后噴射推進(jìn),這個(gè)科幻設(shè)定其實(shí)是有物理根據(jù)的,目前德國(guó)科學(xué)家正在進(jìn)行相關(guān)研究,使飛機(jī)也能在大氣層邊緣飛行。
柏林工業(yè)大學(xué)的貝卡特.哥塞爾(Berkant G?ksel)教授與團(tuán)隊(duì)正在研究飛機(jī)使用的電漿引擎。哥塞爾說(shuō):“我們正在開(kāi)發(fā)一種能在標(biāo)準(zhǔn)噴射引擎不能運(yùn)作的30公里高度以上仍能運(yùn)行的引擎系統(tǒng)。這種新引擎在未來(lái)必有大用。”
電漿也稱為等離子,是物質(zhì)除固態(tài)、液態(tài)、氣體之后的第四種狀態(tài),它是氣體在高溫或強(qiáng)電磁場(chǎng)狀態(tài)下,電子被解離以后的狀態(tài)。日常生活中最??吹降碾姖{態(tài)就是閃電與電火花,五顏六色的霓紅燈也是燈內(nèi)的稀有氣體電漿化之后產(chǎn)生的顏色,常聽(tīng)到的電漿電視也是該狀態(tài)的相關(guān)應(yīng)用。
柏林工業(yè)大學(xué)的電漿引擎是將氣體通過(guò)高電壓(200-600V),以幾奈秒(ns,十億分之一秒)的放電去解離氣體產(chǎn)生電漿,達(dá)到足夠的沖力。目前推進(jìn)壓力已達(dá)到每平方米50千牛頓~150千牛頓(5098千克~15295千克),幾乎追近現(xiàn)代噴射引擎的效能。這使得電漿引擎很有實(shí)用化的機(jī)會(huì),可以使未來(lái)的飛機(jī)或飛艇從地面起飛,直接飛到50千米以上的高空。
哥塞爾說(shuō):“我們應(yīng)該是第一個(gè)在地面上產(chǎn)生高速?gòu)?qiáng)大的電漿噴射引擎的團(tuán)隊(duì),現(xiàn)在我們產(chǎn)生的電漿噴射流可以達(dá)到每秒20千米的高速度。”
但這項(xiàng)研究離實(shí)用化還有頗長(zhǎng)的距離,首先該團(tuán)隊(duì)目前的實(shí)驗(yàn)引擎僅有8厘米長(zhǎng),要做為飛機(jī)的有效推力,至少要裝上1萬(wàn)具,顯然不太實(shí)用。但拿來(lái)做為高空飛艇或是人造衛(wèi)星的動(dòng)力倒可行。事實(shí)上,2005年科學(xué)家就曾用早期的電漿引擎安裝在一具7.5米大的飛艇上,達(dá)成每秒推進(jìn)1米的性能。
該團(tuán)隊(duì)認(rèn)為,未來(lái)的小型電漿式核融合反應(yīng)器可以提供更強(qiáng)大的電力與脈沖,也就是說(shuō),未來(lái)的電漿噴射機(jī)將會(huì)是核動(dòng)力飛機(jī)。目前美國(guó)的洛馬公司與俄羅斯、中國(guó)的研究團(tuán)隊(duì)都在進(jìn)行小型電漿式核融合反應(yīng)器的相關(guān)研究。洛馬公司宣稱,他們的核融合反應(yīng)器大小就如小汽車(chē)那般大。