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今天是2026年的元旦,新年新氣象!在這里先祝各位好朋友新年快樂,身體健康,闔家幸福!在討論正式問題之前,先提問一個明顯是似是而非的基本常識:那就是地球上常見的物質形態有幾種?具體都是什么?高中知識里就有,那就是4種物質的基本形態,即:固態、液態、氣態、與等離子態!前3種自然不用多說,但問題是什么是等離子態?或者說哪種物質算是標準的等離子體?有人說很簡單,火焰就是標準的等離子體,因為火焰真實存在,而且火焰往往連影子都沒有。古人都知道火焰不符合固液氣的任何一種;因此火焰單獨存在,就是標準的等離子體或者等離子態。實際上如此回答問題,里面9成5以上的常識,都是錯誤的。因為地球表面99%的普通火焰或者火苗,本質上都不是等離子態,
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也不是等離子體;因為根本沒有達到形成等離子體的最基本的要求條件。絕大部分火焰,本質上僅僅是高溫熱氣態的一種;本質上仍然屬于氣態。只有乙炔焊槍這種噴口附近溫度超過3000度的特殊火焰,或者高壓電焊在焊接操作中出現的類似火焰的焊接焰,它們中間才會存在一部分等離子體;但也不是全部,最多只占據三分之一。而戰斗機在開加力以后,高溫高速的劇烈噴流里面,也只有大約不到1%是等離子噴流,其他超過99%的噴流仍然屬于熱氣流而不是等離子噴流。由此可見,真正形成50%比例以上的的等離子噴流,除非外界的溫度直接超過5000度,再高上不封頂,1兩萬度都行!而攝氏3000度的火焰或者噴流,僅僅是出現等離子態的最低門檻。日常在地球表面很難形成5千到1萬度的噴流,
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除非航天器再入大氣層的瞬間產生的高溫摩擦,可以達到5千到1萬度。此時外界看到的所謂焰火,里面會有5成左右就是等離子態,因此會產生黑障效應。而太陽風在太陽近表面可以長期維持1萬度到100萬度之間,此時太陽風才是9成以上的標準等離子態物質。那么說了這么半天,等離子態物質的基本常識,又有什么實際用途呢?用途可大了去了。人類文明要從當今的0.7直接躍升到1.0的水平,基本希望就在2點:第一是成熟可靠的熱核聚變,也就是無窮無盡的電力資源。第二就是對等離子態的徹底掌握與應用。當前人類的動力基本都靠熱機。從汽油機、柴油機、燃氣輪機、蒸汽輪機,一直到各種渦扇渦噴渦軸渦槳,最后就是火箭動力;這也是本號幾乎天天講的。無論哪種熱機,最終提供動力,
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都需要牛頓第二定律,也就是推力與反推力等效。車輛在地面行駛,是機械旋轉摩擦地面產生反推力前進。螺旋槳向后推空氣或水體產生反推力;渦輪或火箭直接向后噴氣產生反推力前進。這里面效率最高的,就是向后噴氣,無論是渦輪模式還是火箭模式。向后噴氣都是飛行速度最快的模式;也是到目前,可以靠化學能,脫離星球引力的唯一途徑。但這里面都有一個巨大的BUG。所謂向后的噴氣,噴出的99%仍然是熱氣流。前面已經說了,尾噴流基本都屬于氣體。最大的問題就是噴氣做功本身,消耗了大量的食物燃料與氧化劑。在大氣層內噴氣還好一點,可以不斷的從外界吸收空氣補充一部分,但是燃料本身仍然消耗的很快,最多十幾個小時就必須二次加油。外太空沒有空氣,絕大部分火箭,
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只能持續工作幾百上千秒,就把燃料與氧化劑全部噴干凈了,火箭發動機也就徹底失效了。根本原因,就是化學火箭,噴射的仍然是實打實的物質,最終變成熱氣體全部噴出去了。總之是消耗的太快,總比沖不夠!導致根本飛不遠,甚至很難達到第三宇宙速度。但是換種思路:如果噴射的不是實打實的熱氣體,而是9成以上的等離子體會怎樣?答案是立即提高好幾個數量級的推進效率!比如火箭噴氣推進,一般只把噴出的熱氣流加速到1到2公里每秒,也就是3到6馬赫的速度;很難超過3公里每秒,也就是8到10馬赫的噴流速度。經常會看到戰機開加力,或者液體大火箭起飛時,會噴出所謂的馬赫環。一般一個馬赫環就代表了1倍音速的噴流速度;如果有8個馬赫環,噴流就是8倍音速上下。
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但是如果噴出的是等離子體,則可以以極高的高壓電流與磁場效應,讓等離子體噴流的速度,直接加速到100公里每秒;等于等離子噴流一旦起步就是300倍音速!甚至還可以繼續提高,讓這類等離子噴流的最終速度達到3000倍甚至3萬倍音速。也就是1萬公里每秒,已經是光速的30分之一,由此產生的反推力效率之高可想而知!根本不是噴出的最多3公里每秒的任何熱氣流可比的,完全不在一個維度與數量級上。等離子高速噴流還有一個更大的好處,就是同等時間段內,消耗的噴射介質會比渦噴或者大火箭低5到6個數量級。也就是說,如果火箭內部的500噸燃料與氧化劑,只能最多噴射15分鐘;那么如果都轉變成等離子體,持續15年都噴不完!神級對穿腸?理論上可以把有效載荷,最終加速到;
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上萬公里每秒,這個速度完全可以飛出銀河系!等離子發動機如此好用,為何在地球表面根本看不見呢?以前主要是推力太小。很多等離子電推,也叫霍爾發動機,只能產生1到2個牛頓級別,甚至更小的推力,也就是最多只能吹動1張A4紙的能力。實在是太微弱了。只能用在太空衛星的常年定位上。雖然只能吹動1張紙,但是卻可以有事沒事的持續吹幾年甚至15年,積累起來的總比沖就很可觀了。而且持續吹15年,也最多消耗幾百公斤的惰性氣體。而神秘的大國的頂級團隊,首次用數億V的超高電壓,上萬高斯的超強磁場,即將突破1千牛,也就是100公斤級的全電等離子體新式發動機;計劃是2年內推力提高到1噸級!目前整機體量仍然有十幾噸。今后有兩個繼續進化的路線圖:第一是整機全重,
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壓縮到1噸級,產生100萬牛的推力;作為第8代戰斗機的御用發動機。第二是維持10噸級的等離子發動機本身自重不變,推力再提高4個數量級,達到1000萬牛,也就是1000噸的推力,總推重比接近100!10臺并聯作為殲星艦的集束發動機。這已經是飛碟級的推力標準。裝機后無論在大氣層之內還是外太空,都能實現快速位移到數千公里之外。而且即使持續飛一年,也不過消耗數噸級的推進工質;且不再需要高端的惰性氣體。僅僅飛船上船員日常產生的不可再循環的生物與生活垃圾,就足夠當燃料持續飛到比鄰星!
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