开脑洞：波音公司申请「激光核聚变喷射引擎」专利

专利设计图纸来自:美国专利和商标管理局

该产品属于专利范畴:申请公司完全不可能按照他们在专利申请中所说的去做。因为我们可以向你保证，波音公司并没有开发由激光诱导聚变驱动的喷气发动机。但这并不意味着我们不能对此感到兴奋，不是吗？

以下是这项专利的基本思想:创造一个半球形空腔，就像火箭发动机的工作端。扔一个燃料球进去，然后用激光轰击它释放能量(通过爆炸、裂变、聚变或任何能够释放能量的过程)。这种能量推动腔壁向前。同时，爆炸加热了室壁，这部分热量被收集起来驱动激光。很讨厌，不是吗？现在让我们来看看这本令人惊叹的专利书(我已经去掉了一些无用的“专利肥皂泡”):

激光系统包括一组(或更多)*电子激光器，激光束用于蒸发含推进剂(氘和氚)的弹丸。氘和氚被压缩，导致混合气体升温，并在一定程度上释放能量。…超过[能量的盈亏平衡点] …增加总推力和排气速度。......比冲达到十万到二十五万秒。

让我们从头到尾看一遍这篇文章。首先，*电子激光。我们有这些东西。它们就像普通的激光器一样，但是它们通过扭曲电子来产生激光。*电子激光的优点是你可以在很宽的范围内改变它的波长，从微波到x光。这里有一件事，绝对不是巧合:波音公司自2009年以来一直致力于*电子激光器，目标是将整个系统转移到一艘船上——因为你无法将电子加速器(和一堆放大器)转移到比船更小的东西上。(我在看你的喷气发动机。)

接下来，关于使用激光在燃料领域诱发核聚变:我们确实正在朝这个方向努力。在[美国]国家点火设施中，他们使用192个激光器来诱发氘和氚粒子的核聚变。放在燃料上的能量和燃料产生的能量达到了盈亏平衡。请注意，“放在燃料上的能量”[激光能量]与提供给激光工作的能量相比是少得可怜的，但是原则上，这确实可以工作。[激光诱导核聚变]暂时不是很好。它还远远不能插入喷气发动机。(为了给你这个尺寸的概念，在最新的《星际迷航》电影中，国家点火设施的燃烧室“扮演”了瓦杰帕伊的核心和大部分机舱。但从技术上讲，这有一天会实现。

至于比冲，这些是激光聚变发动机的试验数据，与实际效率无关[可能是香蕉的数量，对吧】。我在这篇文章中讨论了比冲对霍尔效应推进器的重要性，但基本上，这是效率的一种度量。我们制造的所有发动机(包括原型测试机)中效率最高的是不到20，000秒。这里我们讨论的是一个数量级的差异。

所以这是一个完全疯狂的想法？不，这有点疯狂吗？差不多了。这并不疯狂，因为几乎所有制造这种发动机所需的基本技术都已经存在，这也很疯狂，因为当有人真的将这些技术集成到一个可行的发动机中时，我想波音和美国专利商标局(USPTO)可能都将成为过去。

在我写完这篇文章之前，我必须负责任地提到一个事实，我们已经在某种程度上测试了核动力喷气式飞机。从1946年到1951年，一架搭载完整反应堆的康威尔B-36在空中飞行了89个小时。反应堆与任何东西都没有联系(主要是为了测试辐射屏蔽)，但最终的想法是将喷气发动机与紧凑型反应堆连接起来，用反应堆加热和压缩空气取代[普通发动机的燃烧循环。据我所知，这种技术的结合从未真正被应用到飞机上，但它导致了这样一种东西的诞生:

图片来源:美国能源部

这是“热传导反应堆试验-3”，一个35兆瓦的气冷反应堆，配有一对通用电气J47涡轮喷气发动机。它们总共提供了将近53，000牛顿的推力。在地面耐力测试中，系统连续运行126小时。图为一个未屏蔽的反应堆(专门为安装在飞机上而设计)。如果你现在去爱达荷国家实验室，你仍然可以在它的测试台上看到这个家伙。它看起来仍然很未来，不是吗？

译者注

1.[]中的内容都是由译者添加的，以帮助理解

2.火箭发动机专有名词的翻译主要来自*。聚变反应参赛作品请参见“中国国际核聚变能源项目实施中心”网页