地球流浪之旅中 “等离子行星发动机”的前世今生

“每当想起曾经的地球，一股暖流就涌进我这年迈僵硬的身躯，我干涸的老眼又湿润了。我好像又看到万物沐浴在温暖的光芒中。

啊，地球，我的流浪地球……”

在春节假期期间，最火爆的影片当属科幻巨制《流浪地球》了，它已成为人们茶余饭后的谈资。影片中，因太阳即将爆炸，所以全世界的人类通力合作，在地球上建造了12000多台等离子行星发动机，利用其反作用力推动地球前进，向着地球从没有去过的星际空间进发，开启了一场生死未卜的流浪之旅。

地球逃跑计划的核心，正是这些大型等离子发动机，它们高达11,000多米，主要分布在北半球的亚洲和美洲地区，通过将石头等物质聚变燃烧后发出等离子体光柱驾驭地球进行刹车、启动、加速、变向等机动。然而这些出现在科幻电影中的等离子发动机在现实世界中是否真的存在呢？

等离子发动机的研发历史

早在20世纪初，等离子发动机的概念就已经被美国著名发明家罗伯特·戈达德提出，他设想利用电磁场加速离子来推进飞行器。但在当时，受到了媒体的冷嘲热讽，《纽约时报》的记者们嘲笑他甚至连高中的基本物理常识都不懂，而整天幻想着去月球旅行。

1998年发射升空的美国“深空一号”（Deep Space-1）试验性探测器使用了基于静电力的离子电推发动机，将戈达德教授的设想变成了现实。这种发动机使用氙作为推进剂。当氙进入发动机室后，其中的氙原子核和电子首先在电场的作用下分离，使氙原子核变成游离的氙离子。

虽然深空一号仅花费了74公斤推进剂，就实现了人类飞行器史上不依靠借力飞行等其他手段而实现的最高速度增量。它成功到达了布莱页小行星和宝瑞利彗星，但其瞬间输出的推力很小，只相当于一张纸对于手的压力，但一旦进入太空这种真空环境中，离子发动机就可以利用持续工作的累积效应持续获得加速度，从而达到很快的飞行速度，并可完成变轨等任务。

别具一格的推进方式

等离子发动机的原理其实并不复杂，推进剂被电离成粒子，在电磁场中加速，高速喷出，从而产生推力。《流浪地球》影片中，人类采集的石头正是通过重核聚变而充当推进剂的。等离子发动机的能量来自电力，可以来自太阳能电池板，或者核电池，通过从发动机尾部喷射出阳离子来推动飞船前进，所以等离子发动机的驱动方式也被叫做电力驱动方式。

等离子的天与空

在未来，等离子发动机也许不仅仅用于航天领域以探索宇宙，还可应用在人类航空领域。2017年6月，柏林工业大学的研究团队提出，可以将等离子发动机装配到飞机上，开发一种能够在30公里高度运行的系统，这个高度是标准喷气发动机无法达到的，它甚至可以把乘客带到大气层的边缘甚至更远的地方。然而，现在最大的瓶颈就是缺乏足够强大的轻量电池，用以产生和维持等离子体。

科幻作品中的科学，更多指的是科学思维、科学方法，而不是现有的科学理论。《流浪地球》的上映，激发了公众对科学产生兴趣，引起了一场科学大探讨。科幻来自于科学，且又基于科学，就像等离子发动机的发展一样，尽管通过这样的方式带着地球去流浪并不现实，但也激励着我们，通过不懈地努力，科技的进步将带领人类走进一个崭新的世界。就像电影中所讲“希望是像钻石一样珍贵的东西”，我们携手见证它的到来。

来源：天骄航空动力