英国一家初创公司正在开发一种核聚变“太空拖船”，可以4个月到达火星，4年到冥王星，比现有时间减少一半。如果能够成功，或许真的能引发太空推进技术革命，重新定义太空旅行。
这家公司名叫Pulsar Fusion，其"双直接聚变驱动"（Duel Direct Fusion Drive, DDFD）基于美国普林斯顿大学场反转装置（Princeton Field-Reversed Configuration）开发，是一种能够同时提供强大推力和电力的先进推进系统。
技术原理这项技术的核心是实现并控制核聚变反应，在DDFD系统中：
1、等离子体加热：使用旋转磁场将带电粒子（等离子体）加热到数亿度，远远超过太阳核心温度。
2、磁场约束：通过复杂的电磁场系统约束这种超高温等离子体，防止它与物理容器接触。
3、能量提取：从核聚变反应中直接提取能量，一部分转化为推力，一部分转化为电力。
4、高速排气：产生的高能粒子流通过磁喷嘴加速，产生超过80万公里/小时的惊人排气速度。
与传统的化学火箭不同，核聚变推进具有极高的"比冲"（每单位推进剂产生的冲量）——约10,000至15,000秒，是最先进化学火箭的20-30倍。这意味着它能以极少的推进剂质量产生大量的速度变化。
双重优势：推力与电力DDFD的一个显著特点是它的双重功能——系统能够同时产生：
持续推力：让航天器能够不断加速，最终达到极高的巡航速度。
丰富电力：提供约2兆瓦的电力，为航天器系统和科学仪器供能。
这种双重能力解决了深空探测的两大关键挑战：如何快速到达目的地，以及到达后如何为各种科学活动提供足够的能量。传统上，这需要两个独立的系统（推进系统和发电系统），而DDFD将它们整合在一起，大大提高了效率。
Sunbird飞行器：太空中的"轨道拖船"Pulsar Fusion将这项技术应用于名为"太阳鸟"（Sunbird）的飞行器，该飞行器设计为在轨道上运行的"太空拖船"。其工作方式是：
1、常规火箭将有效载荷送入低地球轨道(LEO)。
2、Sunbird在轨道上与这些航天器对接。
3、启动其核聚变推进系统，将航天器快速推向太阳系深处。
这种设计的优势在于，发射火箭只需要提供足够的动力将航天器送入地球轨道（约9.4 km/s的速度变化），而不需要额外的燃料用于行星际旅行。这可以减少发射质量的50-60%，大幅降低任务成本。
潜在应用Pulsar Fusion的网站详细介绍了太阳鸟的五种主要商业应用：
1、火星快速货运：在4-6个月时间内将1000-2000公斤的商业货物运送到火星轨道。
2、外行星科学探测：将科学探测器快速送达木星、土星及其卫星。
3、月球轨道补给中心：作为地球和月球之间的可重复使用转运车。
4、小行星采矿运输：将采矿设备运送到近地小行星，并将提取的资源带回地球轨道。
5、深空望远镜运输：将先进的望远镜送到远距离轨道（如日-地拉格朗日L2点或100天文单位外）。
开发现状Pulsar Fusion已于2023年开始在英国布莱切利建造这一发动机的原型，计划在2025年开始静态测试，并在2027年进行核心技术组件的在轨演示。
然而，这项技术面临的主要挑战是控制超高温等离子体。等离子体的行为类似于复杂的气象系统，难以预测和控制。公司正在利用AI机器学习来研究等离子体行为数据，以解决这些技术难题。
换句话说，这项技术才刚开始，2027年上太空恐怕很悬很悬。
核推进的长期追求值得注意的是，核推进技术的构想可以追溯到20世纪50年代。美国宇航局的NERVA计划（核能火箭车辆应用）曾在1973年取得了有希望的结果，但由于预算削减而被取消。
与此同时，普林斯顿等离子体物理实验室和普林斯顿卫星系统多年来一直在开发直接聚变驱动技术，Pulsar Fusion的系统正是基于这些研究。
对人类太空探索的影响所以话说回来，如果Pulsar Fusion真的成功开发并部署太阳鸟飞行器，其影响将远超太空旅行时间的简单缩短。
1、降低辐射风险：较短的旅行时间意味着宇航员暴露在有害宇宙辐射中的时间更短，这是长期载人太空飞行的主要健康风险之一。
2、更多科学回报：更快的旅行和更多的在轨电力意味着科学任务可以携带更多仪器，并进行更复杂的实验。
3、成本效益：尽管初始投资较高，但减少的燃料需求和更短的任务时间可能使行星际任务在经济上更可行。
尽管挑战依然存在，核聚变太空推进技术绝对是一个重要飞跃。如果成功，它不仅将改变我们探索太阳系的方式，还可能为人类最终成为多行星物种铺平道路。
