宇宙飞船的设计可以使用直接聚变驱动在两年内到达土卫六。

聚变动力是30年后的技术，至少根据怀疑者的说法，它将永远是这样。尽管很难转变为可靠的能源，但为太阳能提供动力的核反应在其他领域有着广泛的用途。最明显的是在武器方面；氢弹至今仍是我们生产过的最强大的武器。但还有另一个用例，破坏性要小得多，而且可能会被证明更有趣-空间驱动器。普林斯顿等离子体物理实验室(PPPL)正在开发被称为直接聚变驱动器(或DFD)的概念聚变驱动器。那里的科学家和工程师由塞缪尔·科恩博士领导，目前正在研究它的第二次迭代，被称为普林斯顿场反转配置-2(PFRC-2)。最终，该系统的开发者希望将其发射到太空中进行测试，并最终成为穿越太阳系的航天器的主要驱动系统。

在太阳系外，已经有一个在许多方面与地球相似的特别有趣的目标--土卫六。自从科学家们第一次开始收集有关它的数据以来，它的液体循环和蕴藏生命的潜力一直让他们着迷。根据纽约城市理工学院物理系航空工程师团队的研究，如果我们正确使用DFD，我们可以在不到两年的时间内将探测器送到那里。该团队由罗曼·凯泽拉什维利教授领导，意大利都灵理工大学的两名研究员-保罗·艾梅和马尔科·加杰里-加入了他们的行列。

虽然仍在开发中，但发动机本身利用了非中子聚变的许多优势，最显著的是极高的功率重量比。DFD驱动器的燃料质量可能略有不同，含有氘和氦-3同位素。即使使用相对少量的极其强大的燃料，DFD的性能也可以超过当今常用的化学或电力推进方法。该系统的比冲是衡量发动机使用燃料效率的指标，据估计，它可以与目前最高效的电动发动机相媲美。此外，DFD发动机在低功率模式下将提供4-5N的推力，仅略低于化学火箭在长时间内的推力。从本质上说，DFD利用了电力推进系统的优异比冲，并将其与化学火箭的出色推力相结合，形成了融合了两种飞行系统的最佳组合。

所有这些改进的规格都很棒，但要想有用，它们实际上必须在某个地方弄到航天器。这篇论文的作者选择了泰坦，主要是因为它相对较远，但也非常有趣，因为它的液体循环和丰富的有机分子。为了绘制到土星最大卫星的最佳路线，意大利团队与PPPL的DFD开发人员合作，并获得了从测试引擎获得性能数据的权限。然后，他们提取了一些关于行星排列的额外数据，并开始研究轨道力学。这导致了两种不同的潜在路径，一种是只在旅程开始和结束时施加恒定推力(称为推力-海岸-推力-TCT剖面)，另一种是推力在整个旅程中是恒定的。

这两次旅行都涉及到改变推力方向，以减缓航天器进入土星系统的速度。提供恒定的推力将使旅程略低于两年，而TCT剖面将导致比卡西尼号大得多的航天器的总旅行持续时间为2.6年。这两条路径都不需要任何重力辅助，而前往外行星的航天器经常受益于这一点。

卡西尼号是最后一次著名的访问土星系统的任务，它利用金星和地球之间的一系列重力辅助手段到达目的地，这段旅程花了近七年的时间。这篇论文的通讯作者马尔科·加杰里(Marco Gajeri)表示，需要注意的一件重要事情是，使这些短途旅行持续时间最有效的窗口在2046年左右打开。虽然距离现在不到30年，但这确实给了PPPL的团队更多的时间来改进他们目前的设计。

然而，一旦启用DFD的探测器到达那个土星系统，其他挑战就会出现。围绕太阳系第二大行星运行相对容易。将轨道转移到其最大的卫星上要困难得多。解决这个问题需要解决三体问题，这是一个出了名的困难的轨道力学问题，涉及求解三个不同轨道体的轨道(即航天器、土星和土卫六)。

所有的轨道力学都消失了，飞船安全地进入了泰坦的轨道，它可以开始利用DFD的另一个好处--它可以提供

延长的任务寿命意味着DFD可以在广泛的任务中发挥作用。研究泰坦任务的作者还研究了执行跨尼泊尔天体任务的可能性，到目前为止，只有新地平线号(New Horizon)才访问过这些天体，他们花了9年时间才到达冥王星。不用说，DFD将极大地减少旅行所需的时间。如果它恰好在未来30年内投入使用，它就可以开始成为各种新的勘探任务的推动力。引用：宇宙飞船的设计可以在两年内到达泰坦，使用直接聚变推进器(2020年，10月19日)，从https://phys.org/news/2020-10-spacecraft-titan-years-fusion.html检索到2020年10月25日。

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