一家由 NASA 资助的太空飞行公司表示，动力来源于核聚变、尺寸仅有几个冰箱大小的火箭，有朝一日可能帮助宇宙飞船以高速飞往附近的行星甚至其他恒星。
研究人员表示，这种核聚变火箭的另一个用途是偏转可能撞击地球的小行星，以及在月球和火星上建立载人基地。
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火箭通过向后喷射被称为推进剂的物质来飞行。依赖化学反应的传统火箭在产生推力方面效率不高，考虑到它们携带的推进剂数量，这导致火箭科学家多年来探索各种替代方案。[超高速宇宙飞船推进概念（图片集）]
现在宇宙飞船中使用的一种选择是离子驱动，它通过使用电力加速带电离子推进剂来产生推力。离子驱动比化学火箭效率高得多，但受到它们可以通过太阳能电池板收集或使用放射性材料产生的电力量的限制。
除了化学火箭或离子驱动之外，科学家们还建议使用核聚变火箭，其动力来自为恒星提供能量的相同核反应。这些火箭不仅高效，而且还能产生大量的电力。
然而，到目前为止，还没有人建造出核聚变反应堆，其产生的能量超过消耗的能量。而且，正在开发的核聚变反应堆体积庞大，难以发射到太空。
但现在，由 NASA 资助的研究人员正在开发小型核聚变火箭。
“这项技术使真正有趣的机器人和人类火星和冥王星任务成为可能，而且它也可能是一种进入星际空间的方式，”新泽西州普兰斯堡普林斯顿卫星系统公司总裁 Michael Paluszek 说。
今天正在开发的大型核聚变反应堆，例如国际热核聚变实验堆 (ITER)，通常力求产生数百兆瓦的功率。相比之下，Paluszek 和他在普林斯顿卫星系统公司的同事正在设计旨在仅产生十几兆瓦左右的反应堆。Paluszek 说，这种更为谦逊的目标造就了一种更小、更轻的反应堆，这种反应堆更容易建造和发射到太空，“用于实际的机器人和人类任务”。
此外，这些小型核聚变反应堆比大型设备便宜得多。Paluszek 指出，现代核聚变实验可能耗资 200 亿美元，而研究人员计划开发的核聚变火箭原型应该仅耗资 2000 万美元。他说，到目前为止，他们已收到 NASA 的三笔拨款来资助该项目。
核聚变驱动器的目标是每 2.2 磅（1 公斤）质量获得约 1 千瓦的功率。因此，一个 10 兆瓦的核聚变火箭的重量约为 11 吨（10 公吨）。
Paluszek 说：“它的直径可能为 1.5 米 [4.9 英尺]，长度为 4 到 8 米 [13 到 26 英尺]。”
核聚变需要极高的温度和压力才能迫使原子聚变，这个过程会将原子的一些质量转化为能量。普林斯顿卫星系统公司正在开发的核聚变反应堆使用低频无线电波加热氘和氦-3 的混合物，并使用磁场将产生的等离子体限制在一个环中。（氘是由每个都多了一个中子的氢原子组成的；氦-3 是由每个都缺少一个中子的氦原子组成的；等离子体是在恒星、闪电和霓虹灯中发现的物质状态。）
当这种等离子体在一个环中旋转时，其中一部分可以螺旋式地流出，并从核聚变火箭的喷嘴中喷出以产生推力。Paluszek 说：“我们可以获得高达每秒 25,000 公里 [5590 万英里/小时] 的极高排气速度。”
与质量相比，这种核聚变火箭可能提供的巨大推力可以使宇宙飞船速度非常快。例如，使用当前技术，往返载人火星任务估计需要两年多时间，而研究人员估计，六个 5 兆瓦的核聚变火箭可以在 310 天内完成此类任务。这种额外的速度将降低宇航员可能遭受来自太阳或深空的辐射的风险，并大大减少他们需要携带的食物、水和其他补给品的数量。
此外，核聚变反应堆还可以帮助为科学仪器和通信设备产生充足的电力。例如，NASA 的新视野号任务花费了九年多的时间才到达冥王星，到达后可用的功率仅略高于 200 瓦，每秒传输约 1000 比特的数据，而 1 兆瓦的核聚变火箭可以在四年内将机器人任务送到冥王星，提供 500 千瓦的功率，并且每秒传输超过 100 万比特的数据，Paluszek 说。他还补充说，这样的任务还可以携带一个着陆器到冥王星，并通过向下束缚能量为其供电。
Paluszek 说：“凭借核聚变火箭可以提供的电力，您可以想到现在使用其他技术无法完成的科学，例如为一个着陆器供电，使其能够钻穿木星的卫星木卫二上的冰层。”
Paluszek 说，一个 10 兆瓦的核聚变火箭还可以偏转一颗直径约 525 英尺（160 米）的小行星，大约需要 200 天的时间到达那里，并用 23 天的时间将其推离轨道。核聚变火箭甚至可以实现前往最近的恒星系统——半人马座阿尔法星的星际航行，尽管这段旅程可能需要 500 到 700 年的时间，他说。（半人马座阿尔法星距离太阳约 4.3 光年。）[图库：星际飞船旅行的未来愿景]
之前的研究在 20 世纪 60 年代就提出了这种核聚变火箭，但 Paluszek 说，为它们提出的设计无法稳定地约束等离子体。Paluszek 解释说，大约 10 年前，反应堆设计师 Sam Cohen 设计出了一种磁场设计，“可以使等离子体稳定”。
普林斯顿卫星系统公司正在开发的这种核反应堆的一个缺点是，无线电波无法深入渗透到等离子体中。Paluszek 说：“我们被限制在直径约 1 米 [3.3 英尺] 的范围内。”为了使用这种策略产生大量的电力，研究人员必须依赖多个反应堆。
另一个缺陷是，虽然这种核聚变反应堆产生的致命中子辐射比大多数正在开发的核聚变反应堆要少，但它仍然会产生一些中子和 X 射线。Paluszek 说：“辐射屏蔽是关键。”
此外，氦-3 在地球上很稀有。不过，Paluszek 说，可以使用核反应堆来产生氦-3。
普林斯顿卫星系统公司并不是唯一一家追求小型核聚变反应堆的公司。例如，Paluszek 指出，华盛顿州雷德蒙德的 Helion Energy 也打算融合氘和氦-3，而加利福尼亚州山麓牧场的 Tri Alpha Energy 则旨在融合硼和质子。
Paluszek 说：“核聚变可以实现使用当今技术过于昂贵和难以实现的、令人兴奋的新科学任务。”
研究人员尚未用他们的设备演示核聚变，但目标是在 2019 年至 2020 年实现这一目标。Paluszek 于 6 月 3 日在纽约举行的私人太空科学黎明研讨会上详细介绍了他公司的研究。
编者注： 本文的早期版本指出，每个核聚变反应堆的直径可达 10 米（33 英尺），并且 1 兆瓦的反应堆可以提供 200 万瓦的电力。实际最大直径约为 1 米（3.3 英尺），而 1 兆瓦的反应堆可以提供 500 千瓦的电力。
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