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(gè)旨在訪問(wèn)它并發(fā)回信息的任務(wù)。探索聚變技術(shù)如何實(shí)現(xiàn)星際旅行到比鄰星。到達(dá)比鄰星最有前途的概念之一是利用聚變技術(shù)，專(zhuān)家認(rèn)為這種方法可以通過(guò)提供可持續(xù)和強(qiáng)大的能源來(lái)徹底改變太空旅行。

遺憾的是，由于技術(shù)限制和所涉及的距離巨大，大多數(shù)這些任務(wù)的重量只有幾克，需要巨大的太陽(yáng)秤或推動(dòng)激光器才能接近目標(biāo)。

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(wù)發(fā)送到我們最近的潛在宜居鄰居，為什么要讓現(xiàn)代技術(shù)水平限制你的想象力呢？

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

到達(dá)比鄰星最有前途的概念之一是利用聚變技術(shù)，專(zhuān)家認(rèn)為這種方法可以通過(guò)提供可持續(xù)和強(qiáng)大的能源來(lái)徹底改變太空旅行。聚變推進(jìn)器模仿恒星的能量產(chǎn)生過(guò)程，可能使航天器在人類(lèi)有生之年能夠穿越很長(zhǎng)的星際距離。這些技術(shù)進(jìn)步對(duì)于探測(cè)比鄰星 b 的組成、大氣和潛在的生物特征至關(guān)重要

由于比鄰星b可能適宜居住，科學(xué)家們希望在其上安裝各種傳感器，以便對(duì)其進(jìn)行密切監(jiān)測(cè)。盧茨女士詳細(xì)介紹了探測(cè)器上將搭載的11個(gè)傳感器，包括光譜儀、磁力儀以及成像和探測(cè)系統(tǒng)，這些系統(tǒng)將使探測(cè)器能夠探測(cè)該行星的冰蓋（如果有的話(huà)）。

此外，還將部署一個(gè)高功率通信陣列。然而，從另一顆恒星接收信號(hào)至少可以說(shuō)是困難的。盧茨女士建議利用比鄰星本身的太陽(yáng)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(fā)電機(jī)提供推進(jìn)力和電力。盧茨女士研究了三種不同類(lèi)型的聚變驅(qū)動(dòng)器，每種驅(qū)動(dòng)器可以使用四種不同的燃料。

首先是聚變驅(qū)動(dòng)火箭，它利用磁慣性聚變技術(shù)將聚變反應(yīng)產(chǎn)生的能量直接轉(zhuǎn)化為推力。

其次是慣性靜電約束發(fā)動(dòng)機(jī)，它體積小、重量輕，但面臨技術(shù)挑戰(zhàn)，限制了其潛在的功率輸出。

另一種潛在的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是反物質(zhì)引發(fā)微聚變 (AIM) 系統(tǒng)，它是最小的系統(tǒng)，但需要反物質(zhì)才能啟動(dòng)，而反物質(zhì)極其稀有且昂貴。

這四種不同類(lèi)型的燃料是討論聚變反應(yīng)時(shí)通常會(huì)考慮的，無(wú)論是用于商業(yè)發(fā)電還是航天器推進(jìn)。氘-氘 (DD) 反應(yīng)最簡(jiǎn)單，但能量輸出低。氘-氚 (DT) 反應(yīng)能量較高，但會(huì)產(chǎn)生大量中子，這些中子可能會(huì)穿透航天器的屏蔽層并摧毀其內(nèi)部系統(tǒng)。質(zhì)子-硼-11 (p-B11) 反應(yīng)更為特殊，由常見(jiàn)材料制成，但需要極高的溫度才能產(chǎn)生極低的能量輸出。

剩下的就是氘-氦-3 (D-He3) 反應(yīng)。

D-He3 長(zhǎng)期以來(lái)一直是許多聚變專(zhuān)家的夢(mèng)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(yùn)行。

然而，它的缺點(diǎn)是地球上的 He3 相對(duì)稀缺，不過(guò)，正如盧茨女士指出的那樣，人們已經(jīng)對(duì)如何從月球開(kāi)采 He3 進(jìn)行了大量的思考。

為了確定哪種燃料和推進(jìn)系統(tǒng)組合最佳，盧茨女士考慮了幾種不同的任務(wù)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(biāo)行星。這樣一來(lái)，航天器幾乎沒(méi)有時(shí)間進(jìn)行實(shí)際的科學(xué)研究，甚至根本無(wú)法進(jìn)行任何研究。

另一種方案是進(jìn)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(guò)目標(biāo)行星。雖然速度仍然很快，但足以讓科學(xué)儀器進(jìn)行一些工作。

然而，盧茨女士相信，只需稍微調(diào)整一下軌道，該航天器就能進(jìn)入比鄰星b的邊界軌道，從而實(shí)現(xiàn)多次飛掠并收集大量數(shù)據(jù)。

但要做到這一點(diǎn)，它需要高能量輸出、低質(zhì)量和最小中子的組合。

根據(jù)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(qū)動(dòng)火箭（FDR）。根據(jù)她的計(jì)算，這樣的系統(tǒng)可以在大約57年后抵達(dá)比鄰星系統(tǒng)并開(kāi)始繞目標(biāo)行星運(yùn)行，對(duì)于一個(gè)500公斤重的星際飛船來(lái)說(shuō)，這個(gè)時(shí)間還算不錯(cuò)。不過(guò)，話(huà)雖如此，至少目前，整個(gè)研究都還停留在理論階段。

聚變技術(shù)在徹底改變星際旅行方面具有巨大潛力，這一愿景長(zhǎng)期以來(lái)一直是科幻小說(shuō)的主要內(nèi)容。

最近的進(jìn)展表明，到達(dá)遙遠(yuǎn)恒星的夢(mèng)想，例如比鄰星（一顆可能宜居的系外行星）可能會(huì)成為現(xiàn)實(shí)。在《今日宇宙》的一篇文章中，詳細(xì)介紹了聚變推進(jìn)如何為如此前所未有的旅程提供必要的推力 。與傳統(tǒng)的化學(xué)推進(jìn)相比，聚變提供了更高的效率，提供了長(zhǎng)時(shí)間太空旅行所需的能量密度，而不受大量燃料負(fù)載的限制。

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

這可能會(huì)導(dǎo)致人類(lèi)首次在太陽(yáng)系之外執(zhí)行任務(wù)。這種技術(shù)的影響不僅僅是探索;它可以引發(fā)我們對(duì)宇宙和我們?cè)谄渲械奈恢玫睦斫獾纳羁套兓niverse Today 的一份報(bào)告闡明了這些前景，強(qiáng)調(diào)了聚變?cè)趯?shí)現(xiàn)星際旅行方面的變革力量。

對(duì)聚變作為太空旅行推進(jìn)機(jī)制的探索強(qiáng)調(diào)了現(xiàn)代科學(xué)挑戰(zhàn)的跨學(xué)科性質(zhì)。工程師必須與物理學(xué)家和天文學(xué)家合作，首先實(shí)現(xiàn)可靠且可持續(xù)的聚變反應(yīng)，并可以利用它來(lái)推進(jìn)。

這種合作方式促進(jìn)了創(chuàng)新，不僅可能帶來(lái)聚變研究的突破，還可能帶來(lái)其他相關(guān)領(lǐng)域的進(jìn)步。

到達(dá)比鄰星的潛在好處不僅限于科學(xué)發(fā)現(xiàn)。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(lèi)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(xué)家能夠以無(wú)與倫比的細(xì)節(jié)研究其大氣和氣候，為未來(lái)的殖民工作鋪平道路。

可能有人會(huì)認(rèn)為此類(lèi)擔(dān)憂(yōu)會(huì)為時(shí)過(guò)早。那么你認(rèn)為呢？