آغاز ساخت بزرگترین موتور موشک همجوشی هسته‌ای جهان!
فناوری پیشرانش همجوشی هسته‌ای این پتانسیل را دارد که هم از نظر سرعت و هم از نظر مصرف سوخت، سفر‌های فضایی را متحول کند. یعنی با همان نوع واکنش‌هایی که به خورشید نیرو می‌دهد، می‌تواند زمان سفر به مریخ را به نصف کاهش داد ، یا سفر به زحل و قمر‌های آن به جای هشت سال، فقط دو سال طول بکشد.
این فوق‌العاده هیجان‌انگیز است، اما همه متقاعد نشده‌اند که چنین چیزی فعلا شدنی است. چرا که این فناوری برای عملکرد به دما و فشار بسیار بالا نیاز دارد.
برای کمک به اثبات امکان این فناوری، بزرگترین موتور موشک همجوشی تاکنون توسط Pulsar Fusion در بلچلی، در بریتانیا در حال ساخته شدن است.
این محفظه، حدود 8 متر طول دارد و قرار است در سال 2027 آزمایش پرتاب آن انجام شود.
-------
علت و عوارض مشکل پزشکی از چیست؟
مطابق انتظار شما، انجام همجوشی در داخل یک موشک آسان نیست. در مرکز پیشرانه همجوشی هسته‌ای، پلاسمای فوق داغی قرار دارد که در یک میدان الکترومغناطیسی زندانی شده، و دانشمندان همچنان به کشف چگونگی انجام این کار به روشی پایدار و ایمن ادامه می‌دهند.
جیمز لمبرت، مدیر مالی شرکت Pulsar Fusion، می‌گوید: «مشکل این است که یاد بگیریم چگونه پلاسمای فوق‌گرم را در یک میدان الکترومغناطیسی نگه داریم و محدود کنیم. پلاسما مانند یک سیستم آب و هوایی عمل می‌کند که پیش‌بینی آن با استفاده از تکنیک‌های مرسوم بسیار دشوار است.
یادگیری ماشینی می‌تواند کمک کند تا این نیروی وحشی کمی آسان‌تر پیش‌بینی‌پذیر شود. Pulsar Fusion با سیستم‌های ماهواره‌ای پرینستون در ایالات متحده برای استفاده از الگوریتم‌های ابررایانه‌ای برای پیش‌بینی بهتر نحوه رفتار پلاسما و نحوه کنترل دقیق‌تر آن، همکاری کرده است.
اگر دانشمندان بتوانند همه چیز را مطابق با خواسته‌های خود پیش ببرند، دما به چند صد میلیون درجه در محفظه خواهد رسید که آن را داغ‌تر از خورشید می‌کند. انرژی مازاد آزاد شده به طور بالقوه می‌تواند سرعت موشک را به پیش از 80 هزار کیلومتر در ساعت برساند.
نوع خاصی از موتور که در اینجا در مورد آن صحبت می‌کنیم، درایو فیوژن مستقیم (DFD) است که در آن ذرات باردار به جای تبدیل به الکتریسیته، نیروی رانش مستقیم ایجاد می‌کنند. نسبت به سایر گزینه‌ها کارآمدتر است و از آنجایی که از ایزوتوپ‌های اتمی نیرو می‌گیرد، نیازی به محموله سوخت زیادی ندارد.
همجوشی هسته‌ای علاوه بر اینکه سفر‌های رفت و برگشت به سیارات را بسیار کوتاه‌تر می‌کند، همچنین وعده انرژی نامحدود و انرژی پاک را برای زندگی در روی زمین فراهم می‌کند.
همجوشی هسته‌ای فرآیندی است که در آن دو یا چند هسته اتمی با هم ترکیب می‌شوند و هسته‌ای منفرد و عظیم‌تر را تشکیل می‌دهند و مقدار زیادی انرژی در این فرآیند آزاد می‌کنند. این همان فرآیندی است که خورشید و سایر ستارگان را نیرو می‌دهد. بر خلاف شکافت هسته‌ای که شامل شکافتن هسته‌های اتمی است، همجوشی شامل ادغام آن‌ها می‌شود.
برای اینکه همجوشی هسته‌ای اتفاق بیفتد، هسته‌های اتمی باید بر دافعه الکترواستاتیکی قوی بین پروتون‌های با بار مثبت خود غلبه کنند. این امر مستلزم دما‌ها و فشار‌های بسیار بالا است تا هسته‌ها به اندازه کافی به یکدیگر نزدیک شوند تا نیروی هسته‌ای قوی آن‌ها را به دست گرفته و آن‌ها را به هم متصل کند.
دانشمندان سال هاست در مورد همجوشی هسته‌ای تحقیق و آزمایش کرده‌اند تا از آن به عنوان یک منبع عملی و فراوان انرژی استفاده کنند. در صورت موفقیت‌آمیز بودن، همجوشی هسته‌ای می‌تواند یک منبع انرژی تقریبا بی حد و حصر و پاک با چندین مزیت نسبت به روش‌های فعلی فراهم کند، مانند:
سوخت فراوان: منابع سوخت همجوشی، مانند ایزوتوپ‌های هیدروژن، به طور گسترده در آب دریا موجود هستند و زباله‌های رادیواکتیو با عمر طولانی تولید نمی‌کنند.
چگالی انرژی بالا: واکنش‌های همجوشی مقدار زیادی انرژی در مقایسه با منابع معمولی مانند سوخت‌های فسیلی آزاد می‌کنند.
حداقل اثرات زیست محیطی: همجوشی گاز‌های گلخانه‌ای منتشر نمی‌کند یا آلودگی هوا تولید نمی‌کند و به یک سیستم انرژی پاک‌تر و پایدارتر کمک می‌کند.
ایمنی بهبود یافته: راکتور‌های همجوشی خطر واکنش‌های زنجیره‌ای فرار یا ذوب‌های فاجعه بار مرتبط با راکتور‌های شکافت هسته‌ای را ندارند.
با این حال، دستیابی به توان عملی همجوشی یک چالش علمی و مهندسی مهم بوده است. دانشمندان در درجه اول بر دو رویکرد برای دستیابی به همجوشی کنترل شده تمرکز کرده‌اند: همجوشی محصور شده مغناطیسی (MCF) و همجوشی محصور اینرسی (ICF).
در همجوشی محصور شده مغناطیسی، پلاسما – یک گاز داغ و دارای بار الکتریکی – با استفاده از میدان‌های مغناطیسی قدرتمند تا دمای زیاد گرم می‌شود. شناخته شده‌ترین دستگاه محصور‌کننده مغناطیسی توکامک است، یک محفظه دوناتی شکل که در آن پلاسما محصور و گرم می‌شود. بزرگترین و پیشرفته‌ترین پروژه توکامک در حال حاضر ITER (رآکتور تجربی حرارتی هسته‌ای بین‌المللی) در فرانسه است که هدف آن نشان دادن امکان سنجی انرژی همجوشی در مقیاس تجاری است.
در همجوشی محصور شده اینرسی، گلوله‌های کوچک حاوی سوخت همجوشی فشرده شده و با استفاده از پرتو‌های لیزر یا ذرات شدید گرم می‌شوند. فشرده‌سازی سریع دما‌ها و فشار‌های بالایی ایجاد می‌کند و امکان وقوع واکنش‌های همجوشی را فراهم می‌کند. این رویکرد اغلب در تأسیساتی مانند تأسیسات احتراق ملی (NIF) در ایالات متحده آزمایش می‌شود.
با وجود اینکه پیشرفت‌های قابل توجهی در تحقیقات همجوشی انجام شده است، هنوز چالش‌های فنی زیادی برای غلبه بر آن وجود دارد، مانند حفظ شرایط لازم برای همجوشی به شیوه‌ای کنترل شده و پایدار، توسعه مواد مناسب برای اجزای راکتور، و جذب و استفاده موثر از انرژی آزاد شده.
