德國研究高空飛行的電漿噴射引擎

科幻片當中的太空船,許多都有配備電漿引擎。(圖/網路)

在科幻片「星際爭霸戰」(STAR TREK )當中,未來的人類星艦在一般慢速航行採用的脈衝推力(impulse power),是將氘氣體解離之後噴射推進,這個科幻設定其實是有物理根據的,目前德國科學家正在進行相關研究,使飛機也能在大氣層邊緣飛行。

下一個大未來(Next Big Future)報導,柏林工業大學(Technische Universität Berlin)的貝卡特.哥塞爾(Berkant Göksel)教授與團隊現在正在研究飛機使用的電漿引擎(Plasma propulsion engine),哥塞說:「我們正在開發一種能夠在標準噴射引擎不能運作的 30公里高度以上,依然能運行的引擎系統。這種新引擎在未來必有大用。」

電漿也稱為「等離子」,是物質除固態、液態、氣體之後的第四種狀態,它是氣體在高溫或強電磁場狀態下,電子被解離以後的狀態,日常生活中最常看到的電漿態就是閃電與電火花,五顏六色的霓紅燈也是燈內的稀有氣體電漿化之後產生的顏色,常聽到的電漿電視也是該狀態的相關應用。

實驗中的電漿噴射引擎,出現藍色的光輝。(圖/NASA)

柏林工業大學的電漿引擎是將氣體通過高電壓(200-600V),以幾奈秒(ns,十億分之一秒)的放電去解離氣體產生電漿,達到足夠的衝力。目前推進壓力已達到每平方公尺50千牛頓~150千牛頓(5098公斤~15295公斤),幾乎追近現代噴射引擎的效能。這使得電漿引擎很有實用化的機會,可以使未來的飛機或飛艇從地面起飛,直接飛到50公里以上的高空。

哥塞爾說:「我們應該是第一個在地面上產生高速強大的電漿噴射引擎的團隊,現在我們產生的電漿噴射流可以達到每秒20公里的高速度。」

不過這項研究離實用化還有頗長的距離,首先該團隊目前的實驗引擎僅有8公分長,要做為飛機的有效推力,至少要裝上1萬具,顯然不太實用。不過拿來做為高空飛艇或是人造衛星的動力倒是可行。事實上在2005年,就層經用早期的電漿引擎安裝在一具7.5公尺大的飛艇上,達成每秒推進1公尺的性能。

該團隊認為,未來的小型電漿式核融合反應器可以提供更強大的電力與脈衝,也就是說未來的電漿噴射機將會是核動力飛機。目前美國的洛馬公司與俄國、中國大陸的研究團隊,都在進行小型電漿式核融合反應器的相關研究,洛馬公司宣稱,他們的核融合反應器大小就如小汽車那般大。

(中時電子報)

文章來源:Plasma propulsion could become effective and useful for higher altitude aviation, airships and eventually space access


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