負責這個研究所管理工作的秦長歌,是之前思維社激光實驗室的負責人。
他給黃明哲介紹了下一代核聚變發動機的思路。
黃明哲一邊聽一邊快速翻看了一遍研究所的資料。
一般而言,宇宙飛船發動機工作需要兩種東西——能量和工質。
而化學能火箭中,推進劑既當爹又當媽,既提供了推進的能量,又充當了推進的工質。
這樣看似簡化了結構,但是根據動量守恒定律可知,火箭的比沖和拋射工質的速度成正比,而化學能火箭噴射工質的速度存在著上限。
而核聚變發動機就是用聚變產生的能量加熱工質(聚變產物本身也可以當工質)產生推進力的發動機。
在聚變引擎中,有三種類型的能量來自聚變反應:等離子體熱能、中子能量、軔致輻射能量人。
等離子體熱能,就是當聚變燃料進行聚變時,燃料原子被電離成有用的熱等離子體離子,這里包含了大部分的融合能量,也是容易使用的能量。
許多聚變反應或副反應會產生致命的中子輻射,高能中子對于新人類也是是致命的。
另外長時間的中子照射可以導致發動機部件中子脆化和中子活化。
中子能量在核聚變直噴發動機之中,屬于半浪費狀態。
而軔致輻射能量,主要是發生在從核聚變反應的熱等離子體中的離子與電子碰撞時。
有用的等離子體熱能,被轉換成無用的、危險的X射線加冷離子,這也被認為是浪費能源。
黃明哲知道核聚變發動機的工程上限是光速30%左右,但是現在人類連10%都難以達到。
主要是核聚變直噴發動機被浪費的能量太多,導致燃料載荷比超大,用五萬噸核燃料才可以將五百噸設備加速到12%光速,燃料載荷比達到100。
即1噸設備需要100噸燃料來加速,能量和工質浪費太多了。
黃明哲已經了解了秦長歌他們的思路:“你們的方案是混合模式,這個思路不錯。”
“這也是公元時代就有的思路,我們剛好技術條件達到,便拿來使用了。”秦長歌笑著解釋道。
“我們去看你們的原型機。”
“沒問題。”
……
在實驗室里面,一臺12噸重的核聚變發動機,正在進行點火測試。
這臺發動機和之前的核聚變直噴發動機有些不同。
所謂的混合模式,是因為核聚變發動機有三個模式:純聚變、聚變加力燃燒發動機、雙模式聚變發動機。
而混合模式就是雙模式聚變發動機。
這種核聚變發動機除了使用等離子體熱能,也使用了中子和軔致輻射能加熱冷反應質量。
此外,雙模式可以切換到純融合模式,因此這種模式具有最高的最低推力/推進劑質量流量,和最高的排氣速度/比沖。
“理事長你看,這就是混合模式下的磁—慣性發動機。”秦長歌麻利的介紹著。
“目前燃料利用率提升了多少?”
“26%左右,如果在外太空采集工質,燃料利用率可以提升到85%左右。”
黃明哲點了點頭,這個提升是非常巨大的,就算是保守一些,也可以讓飛船的燃料載荷比降低三分之一左右。
對于宇宙飛船而言,一點點燃料載荷比下降,都可以讓飛船增加有效載荷。