可控核聚變能用在火箭上嗎？能否幫助我們人類登上火星？

可控核聚變是火星任務返回的關鍵

自人類在1961年登上月球，浩浩蕩蕩的阿波羅任務在1972年結束後，我們就把目光投向了太陽系中最有可能存在生命的行星火星，火星也是我們人類下一個最有可能登陸的地外行星，在太陽系中除地球之外的所有行星中，沒有一個星球像火星那樣一直吸引科學家的注意力。

隨著多個著陸器、軌道器探索火星的地形和大氣，從科幻迷到科學家，再到我們中的每一個人，都對這顆神秘的紅色行星有了更多的瞭解。

但我們的終極夢想的不僅僅是想了解火星的地質歷史，也不是把機器人探險家送到火星，而是把人類送到火星，可能的長期目標包括在火星上建立一個永久性的人類前哨站，把整個紅色星球改造成適合人類居住的星球。

當然，不管我們想在火星上幹什麼，第一步都需要先將人送上去。這就需要我們開發一種核聚變引擎，將旅行時間從通常的250天縮短到30天，並且解決燃料問題，從地球到火星容易，但是有沒有想過從火星怎樣返回呢？火星的引力是地球的1/3，如果要讓登陸倉返回，必須要一個攜帶大量的燃料，這是不現實的。

可控核聚變不僅對星際空間飛行，還是地球的能源需求都是一個了不起的福音。核聚變是能量的聖盃，是一種完全清潔的能源，重要的是在地球上我們有豐富的核聚變原料，核聚變也是一個在宇宙中普遍發生的過程。目前人類的可控核聚變

核聚變是絕大多數恆星的動力來源，目前在地球上，我們已經成功地利用三種不同的方式控制了核聚變。

1、慣性約束聚變。

取一個充滿氫元素的小球（聚變反應的燃料），然後使用鐳射壓縮小球內的氫氣。使氫原子核融合成更重的元素，如氦，並釋放出大量的能量。不幸的是，我們還沒有達到盈虧平衡點，因為操作鐳射仍然需要更多的能量，這比我們從任何聚變反應中得到的能量都要多。

2、磁約束聚變

顧名思義，就是利用磁場給帶電等離子體提供垂直於磁場的洛倫磁力，來約束核聚變。核聚變反應在上圖中這個託卡馬克式的反應堆裡發生。自從20世紀50年代開始，這個概念首次被用於融合元素，從那時起，磁約束和慣性約束就一直徘徊在盈虧平衡點。

3、磁化目標融合

在MTF中，依舊用磁場約束等離子體，但是在外圍有活塞壓縮內部燃料，在內部產生核聚變。這種巧妙的混合方法由米歇爾·拉貝（Michel Laberge）開發，已成功地將氫聚變成氦，但依舊尚未達到盈虧平衡點。

但是，核聚變驅動火箭的候選方案在細節上不同於以上的所以方法。

可控核聚變能用在火箭上嗎？能否幫助我們人類登上火星？

在火箭上進行的核聚變中，磁約束等離子體周圍有巨大的金屬環，這些金屬環被用來壓縮等離子體，不僅會引發聚變反應，還會將高能粒子朝一個方向噴射出去，產生巨大的推力。雖然這是一個未經證實的概念，但絕對值得我們持續關注。

但是核聚變的可能性和目前的火星任務是兩個獨立的問題，應該完全分開處理。在核聚變問題上，要堅持不懈地投資、研究和發展核聚變；如果我們某一天能讓核聚變走出實驗室，那麼我們將擁有取之不盡的清潔能源。

另一方面，如果人類願意，我們完全可以在十年內登上火星。邁出第一步，這也是火星計劃中最重要的一步。

無論我們是否投資發展核聚變，我們都應該把人類送上火星。無論我們是否把人類送上火星，我們都應該在核聚變上上持續的投資。當我們研發並控制核聚變時，我們的目標將不再是火星之旅，而是更加遙遠的目標。

這就是我對火星任務的看法，這就是我對核聚變的看法，這就是我對人類在這個宇宙中未來的看法和希望。

謝謝邀請。可控核聚變是人類未來清潔能源的發展方向，一旦實用化肯定能應用到宇宙飛船中。只是目前的核動力推進裝置仍然是有工質原理，例如航母潛艇用的核反應堆只是用來燒鍋爐驅動汽輪機，核動力本身無法提供推進力。前蘇聯研究的太空核應用只是供電，不是推進。因此未來太空船應用核聚變仍然要解決工質的載荷量問題，和今天的化學推進在原理上並無分別。真正的宇航發動機應該是無工質的，我們期待新推進原理的出現。

首先，可控核聚變技術正在研究當中。目前還沒有實行長期穩定的可控核聚變，所以可控核聚變想要實用化還有很長的路要走。

其次，想把可控核聚變應用到火箭上，讓它作為動力能源，那更需要花時間。咱們中國在安徽搞的可控核聚變實驗堆是個龐然大物，而且目前實現可控核聚變的最長時間僅僅120多秒。要想讓它能長期穩定的執行並且還縮小到能裝進火箭上去，最樂觀恐怕也得再過幾十年、上百年吧？

最後，人類登陸火星不一定需要核動力火箭，以目前的常規動力火箭都可以實現了。畢竟咱們用常規火箭火箭發射的衛星、無人探測器不但到過火星，還有的探測器已經實現了在火星上登陸了，例如美國的“好奇”號和“水手”號。不但如此，人類的探測器還到過比火星更遠的水星、木星、土星、海王星、冥王星、天王星，而“旅行者一號”、“旅行者二號”已經穿過比冥王星更遠的柯依伯帶，向太陽系的邊緣挺進。所以，人類登陸火星用常規動力火箭就足夠了。

現階段人類使用的火箭主要都是靠化學燃料在發生化學反應的情況下產生的能量推進的，雖然這種推進方式已經幫助人類發射了許許多多的航天器，但因為化學火箭發動機的比衝力其實很低，需要長時間的不斷加速才能達到理想速度，因此科學家們認為這種推進方式還是比較原始的，隨著科學技術的進步，火箭推進方式必將迎來大變革。

而據《南方都市報》等媒體轉載美媒的報道，美國能源部普林斯頓等離子體物理實驗室（PPPL）的法蒂瑪·易卜拉希米博士發明了一種新型核聚變火箭，最快速度是傳統推進方式速度的10倍。這意味著一個革新性的火箭推進方式已經出現，或能在未來掀起火箭技術的革新潮流。

易卜拉希米博士發明的方法是在火箭中製造類似於託卡馬克裝置中束縛等離子體的高溫磁場，但目前火箭中需要安裝的該裝置並不大，它也不需要產生上億攝氏度的極端高溫，它製造的磁場只需要將從液氫儲箱中噴出的氫元素物質加熱到2840℃，使之形成活躍性較高的氫離子，再經過某一過程後從火箭推進器中射出就可以了。

雖然核聚變動力火箭的概念早有人提出，但易卜拉希米博士的方法仍然有所創新，他發明的推進方式是透過噴射等離子體粒子和質子為主的磁性氣泡來產生運動，而其他核聚變動力推進器都沒有采用質子，而且她的方法只需要改變磁場的強度可以增加或減少推力，從而更好地在太空中進行操縱。

這種等離子體射出的速度很高，從太陽表面射出的氫離子速度可達每秒600~1200公里，這種新型火箭推進器的速度也可達每秒數百公里，由其推進的飛行器速度可比目前使用的火箭的速度快10倍。

這是一個了不起的技術，首先它將使得人類發射航天器更加容易，也能幫助人們將航天器推向更遠的距離上，航天器的飛行速度也可以更快，比如如今我們人類發射火箭前往火星需要長達7個月的時間，而如果使用這種新技術，那麼3~4個星期就可以從地球到達火星了，最多也不超過一個月，這無疑將大大加速人類對其他星球的探索和開發速度。

參考資料：

《南方都市報》1月30日文章《女物理學家發明新型核聚變火箭，速度比現在的推進器快10倍》