如何利用核聚變到達可能適宜居住的系外行星比鄰星

比鄰星b是已知距離最近的可能位于其恒星宜居帶的系外行星。包括多個旨在訪問它并發回信息的任務。探索聚變技術如何實現星際旅行到比鄰星。到達比鄰星最有前途的概念之一是利用聚變技術，專家認為這種方法可以通過提供可持續和強大的能源來徹底改變太空旅行。

遺憾的是，由于技術限制和所涉及的距離巨大，大多數這些任務的重量只有幾克，需要巨大的太陽秤或推動激光器才能接近目標。

但是，既然有這么多其他選擇（即使仍然只是理論上的選擇）可以將更大的任務發送到我們最近的潛在宜居鄰居，為什么要讓現代技術水平限制你的想象力呢？

這就是弗吉尼亞理工大學 Amelie Lutz 碩士的想法—她研究了使用聚變推進系統將幾百公斤的探測器發送到該系統，甚至可能使其繞軌道運行的可能性。

到達比鄰星最有前途的概念之一是利用聚變技術，專家認為這種方法可以通過提供可持續和強大的能源來徹底改變太空旅行。聚變推進器模仿恒星的能量產生過程，可能使航天器在人類有生之年能夠穿越很長的星際距離。這些技術進步對于探測比鄰星 b 的組成、大氣和潛在的生物特征至關重要

由于比鄰星b可能適宜居住，科學家們希望在其上安裝各種傳感器，以便對其進行密切監測。盧茨女士詳細介紹了探測器上將搭載的11個傳感器，包括光譜儀、磁力儀以及成像和探測系統，這些系統將使探測器能夠探測該行星的冰蓋（如果有的話）。

此外，還將部署一個高功率通信陣列。然而，從另一顆恒星接收信號至少可以說是困難的。盧茨女士建議利用比鄰星本身的太陽引力透鏡，將通信功率和帶寬提升到每瓦通信陣列功率每秒10兆比特的可觀水平。

—航天器將依靠聚變發電機提供推進力和電力。盧茨女士研究了三種不同類型的聚變驅動器，每種驅動器可以使用四種不同的燃料。

首先是聚變驅動火箭，它利用磁慣性聚變技術將聚變反應產生的能量直接轉化為推力。

其次是慣性靜電約束發動機，它體積小、重量輕，但面臨技術挑戰，限制了其潛在的功率輸出。

另一種潛在的驅動系統是反物質引發微聚變 (AIM) 系統，它是最小的系統，但需要反物質才能啟動，而反物質極其稀有且昂貴。

這四種不同類型的燃料是討論聚變反應時通常會考慮的，無論是用于商業發電還是航天器推進。氘-氘 (DD) 反應最簡單，但能量輸出低。氘-氚 (DT) 反應能量較高，但會產生大量中子，這些中子可能會穿透航天器的屏蔽層并摧毀其內部系統。質子-硼-11 (p-B11) 反應更為特殊，由常見材料制成，但需要極高的溫度才能產生極低的能量輸出。

剩下的就是氘-氦-3 (D-He3) 反應。

D-He3 長期以來一直是許多聚變專家的夢想。它具有高能量輸出、低中子輸出，并且不需要極高的溫度即可運行。

然而，它的缺點是地球上的 He3 相對稀缺，不過，正如盧茨女士指出的那樣，人們已經對如何從月球開采 He3 進行了大量的思考。

為了確定哪種燃料和推進系統組合最佳，盧茨女士考慮了幾種不同的任務方案。

第一種方案是非減速飛掠—即航天器以每秒24000公里的速度飛掠目標行星。這樣一來，航天器幾乎沒有時間進行實際的科學研究，甚至根本無法進行任何研究。

另一種方案是進行“慢速”飛掠，即航天器在后半段減速，以更合理的25公里/秒的速度掠過目標行星。雖然速度仍然很快，但足以讓科學儀器進行一些工作。

然而，盧茨女士相信，只需稍微調整一下軌道，該航天器就能進入比鄰星b的邊界軌道，從而實現多次飛掠并收集大量數據。

但要做到這一點，它需要高能量輸出、低質量和最小中子的組合。

根據她的論文，最終的解決方案是使用D-He3作為燃料源的聚變驅動火箭（FDR）。根據她的計算，這樣的系統可以在大約57年后抵達比鄰星系統并開始繞目標行星運行，對于一個500公斤重的星際飛船來說，這個時間還算不錯。不過，話雖如此，至少目前，整個研究都還停留在理論階段。

聚變技術在徹底改變星際旅行方面具有巨大潛力，這一愿景長期以來一直是科幻小說的主要內容。

最近的進展表明，到達遙遠恒星的夢想，例如比鄰星（一顆可能宜居的系外行星）可能會成為現實。在《今日宇宙》的一篇文章中，詳細介紹了聚變推進如何為如此前所未有的旅程提供必要的推力 。與傳統的化學推進相比，聚變提供了更高的效率，提供了長時間太空旅行所需的能量密度，而不受大量燃料負載的限制。

航天器采用聚變技術不僅有望顯著縮短恒星之間的旅行時間，而且還為科學探索開辟了新的途徑。隨著科學家和工程師努力掌握聚變推進，他們的努力可能會為太空探索的新時代鋪平道路，

這可能會導致人類首次在太陽系之外執行任務。這種技術的影響不僅僅是探索;它可以引發我們對宇宙和我們在其中的位置的理解的深刻變化。Universe Today 的一份報告闡明了這些前景，強調了聚變在實現星際旅行方面的變革力量。

對聚變作為太空旅行推進機制的探索強調了現代科學挑戰的跨學科性質。工程師必須與物理學家和天文學家合作，首先實現可靠且可持續的聚變反應，并可以利用它來推進。

這種合作方式促進了創新，不僅可能帶來聚變研究的突破，還可能帶來其他相關領域的進步。

到達比鄰星的潛在好處不僅限于科學發現。最重要的影響之一是，如果地球變得不適合居住，有可能為人類找到新的家園。

比鄰星 b 位于其恒星的宜居帶，有望獲得可以支持生命的條件。這種接近使科學家能夠以無與倫比的細節研究其大氣和氣候，為未來的殖民工作鋪平道路。

可能有人會認為此類擔憂會為時過早。那么你認為呢？