利用热核聚变驱动探索太阳系及以远
科普物理
2021-08-05 v1
摘要
本文论证了基于 D-He（氘-氦 3）技术的核聚变火箭发动机的发展将使太阳系内及以远的旅行成为可能。直接聚变驱动（Direct Fusion Drive, DFD）是以 D-He 为燃料、无中子产生的热核聚变推进系统，目前正在普林斯顿大学等离子体物理实验室研发中[1]。本文考虑并分析了使用 DFD 的地球-火星任务。研究表明，略多于 100 天的火星单程旅行成为可能，而前往小行星带的旅程将耗时约 250 天[2]。本文对前往土星最大卫星——土卫六（Titan）的机器人任务的现实新轨道进行了分析，以展示热核 DFD 带来的巨大优势。基于 2 MW 级 DFD 发动机的特性，给出了土星最大卫星土卫六不同剖面任务的轨道计算与分析。这一能力使得推力-滑行-推力剖面的总行程时间为 2.6 年，而连续推力剖面则不到 2 年[3]。使用同样的 2 MW 级 DFD 发动机，可以在不到 10 年内抵达某些海王星外天体，如矮行星鸟神星（Makemake）、阋神星（Eris）和妊神星（Haumea），且有效载荷质量至少为 1500 kg，从而能够执行从科学观测到原位操作的各种任务[4]。我们为每项任务考虑推力-滑行-推力剖面。为此，每项任务分为三个阶段：i. 逃离地球引力影响的轨道；ii. 从离开地球影响球到滑行阶段结束的行星际旅行；iii. 与目标天体交会的机动。我们给出了到达 125 AU 附近区域的计算。
引用
@article{arxiv.2108.01689,
title = {Exploration of the solar system and beyond using a thermonuclear fusion drive},
author = {Roman Ya. Kezerashvili},
journal= {arXiv preprint arXiv:2108.01689},
year = {2021}
}
备注
10 pages. 8 figures, 5 tables. arXiv admin note: substantial text overlap with arXiv:2009.12621