洛克希德馬丁公司臭鼬工廠的緊湊型核聚變團隊正在檢測等離子體約束的屬性。

　　導(dǎo)讀：美國“空軍技術(shù)”網(wǎng)站近日發(fā)表了貝倫妮絲?貝克文章：Nuclear powered aircraft: Cold War fission to new-age fusion。文章稱，冷戰(zhàn)時期，美國和蘇聯(lián)都耗費了巨資來研發(fā)核動力飛機，希望它們能夠在空中持續(xù)飛行三周以上，但是由于輻射防護以及其他難以克服的障礙，這些計劃最終都胎死腹中。然而，隨著核科學(xué)的發(fā)展，特別是核聚變技術(shù)的發(fā)展，美國洛克希德?馬丁公司的臭鼬工廠宣布將在未來十年內(nèi)使這一夢想成真。文章編譯如下：

　　由于受到核動力飛機將大大增加飛機滯空時間的鼓舞，俄羅斯和美國軍方為此耗費了超過20年時間，但除了獲得極少的試驗數(shù)據(jù),這一概念幾乎沒有取得任何進展。最近，洛克希德?馬丁公司的臭鼬工廠(Skunk Works)宣布，該公司已經(jīng)掌握了緊湊型核聚變發(fā)電技術(shù)，在未來十年內(nèi)，可以用于為空軍的飛機和海軍的艦艇提供動力。

　　在廣島的放射性塵埃仍在肆虐的時候，鐵幕（Iron Curtain）兩邊的軍事科學(xué)家就已經(jīng)把注意力轉(zhuǎn)向了核裂變提供的看似無限的動力。在安全、實用的商用核電站啟用之前，人們已經(jīng)認為緊湊型核發(fā)電機組可以成為航空器的動力來源。

　　就像核潛艇可以潛入水下數(shù)月之久橫穿大洋一樣，冷戰(zhàn)期間，雙方比以往任何時候都需要偵察機和轟炸機在高空長時間執(zhí)行偵察敵方活動跡象的任務(wù)。

　　冷戰(zhàn)時期的核裂變

　　1946年，美國空軍啟動了“飛機核能推進計劃”(Nuclear Energy for the Propulsion of Aircraft,NEPA)，旨在初步研究核動力飛機的可行性。該項目也是1951年“核動力飛機計劃”（Aircraft Nuclear Propulsion，ANP）的前身，核動力飛機計劃使用了一種小型、高輸出的液體燃料釷反應(yīng)堆以滿足長時間續(xù)航要求——理論上飛機在空中可以持續(xù)飛行長達三個星期——當(dāng)然反應(yīng)堆需要采用一種緊湊的結(jié)構(gòu)。

　　老牌廠商通用電氣公司（General Electric）和普惠公司（Pratt & Whitney）基于該反應(yīng)堆設(shè)計了兩種不同的發(fā)動機，前者開發(fā)出一種直接空氣循環(huán)發(fā)動機；后者建造了一種間接空氣循環(huán)發(fā)動機。通用電氣公司基于其J47渦噴發(fā)動機建造的GE X-39發(fā)動機被證明更加實用，因為它簡單、可靠、重量更輕，所以成為了第一種投入使用的核動力飛機發(fā)動機。

　　當(dāng)核動力飛機計劃在1961年被終止的時候，項目成本已經(jīng)突破了240億美元，其中發(fā)動機的開發(fā)成本為20億美元——這在當(dāng)時是一個天文數(shù)字。雖然該計劃并沒有完成可用核裂變動力飛機的研制工作，但是其附帶技術(shù)大大促進了核科學(xué)的發(fā)展。

　　盡管它不像太空競賽那樣引人注目，但是美國和蘇聯(lián)之間的核動力飛機競賽還是不可避免地如雨后春筍般興起。1961年，蘇聯(lián)集中了圖波列夫（Tupolev）設(shè)計局與米亞西舍立夫（Myasishchev）設(shè)計局的力量，名義上是合作研發(fā)轟炸機，實際上是研制核動力飛機。最終結(jié)果是，蘇聯(lián)將自己的VVR-C核反應(yīng)堆安裝在圖-95M戰(zhàn)略轟炸機的炸彈艙內(nèi)，這就是命名為圖-95LAL的飛行核實驗室測試平臺。圖-95LAL共計飛行超過40次，雖然攜帶反應(yīng)堆，但仍依靠常規(guī)動力飛行，反應(yīng)堆啟動的時間很少，啟動的主要目的也是測試輻射屏蔽情況。

　　反應(yīng)堆的核輻射防護問題成為了核動力飛機的最大障礙。雖然軍事試飛員已經(jīng)習(xí)慣于在自己的專業(yè)領(lǐng)域第一個承受巨大的風(fēng)險——突破音障、在月球上行走、在移動的航母上著陸——但是坐在一個核反應(yīng)堆的旁邊可能仍然需要他們鼓足最大的勇氣。除了被擊落或墜毀這種潛在的可怕性結(jié)局，最直接的危險是飛行員遭到輻射。工程師們從來都沒有完全解決這個問題，所以上世紀60年代洲際彈道導(dǎo)彈問世后，鐵幕兩邊都放棄了核動力飛機計劃。

　　未來的核聚變

　　近幾十年來，核聚變?nèi)〈肆炎冏鳛槟芰縼碓匆呀?jīng)被證明有著誘人的前景，因為它更加高效，沒有核廢料需要處理，并且燃料可以容易地回收利用。然而，無論頂級聯(lián)盟的大學(xué)，還是頂尖的科學(xué)家，每一項技術(shù)從宣布，到可用的版本出現(xiàn)大約都需要“20年的時間”。

　　但是，洛克希德?馬丁公司的臭鼬工廠作為軍用飛機的承包商宣布它已經(jīng)研究核聚變反應(yīng)堆數(shù)年之久，并在5年內(nèi)啟動核聚變反應(yīng)堆原型，仍然引起了世界的關(guān)注。

　　核聚變就是兩個原子核碰撞合成一個較重的原子，在此過程中釋放的能量是裂變反應(yīng)的4倍。洛克希德公司的“高貝塔概念”（high beta concept）緊湊型核聚變反應(yīng)堆（compact fusion reactor，CFR）使用了磁約束核聚變版本，很像正在法國建設(shè)的國際核聚變工程——國際熱核實驗反應(yīng)堆（International Thermonuclear Experimental Reactor，ITER）。然而，“油炸圈餅'（doughnut）形狀的托卡馬克國際熱核實驗反應(yīng)堆直徑達到了16米，但是洛克希德聲稱，該公司已經(jīng)掌握了封壓溫度極高的電離氣體或等離子體的創(chuàng)新方法。具體而言，這意味著緊湊型核聚變反應(yīng)堆能夠安裝在卡車或者軍用運輸機的后面。

　　像它的核裂變前輩一樣，緊湊型核聚變反應(yīng)堆作為熱源，溫度達到數(shù)億度，它以受控的方式向渦輪發(fā)電機釋放能量，該發(fā)電機用熱交換器取代了燃燒室。

　　飛機推進裝置只是臭鼬工廠緊湊型核聚變反應(yīng)堆的應(yīng)用方向之一，它也可以應(yīng)用于船舶、可再生的商業(yè)發(fā)電、降低海水淡化的成本，甚至是太空旅行。如果“菲萊”（Philae）登陸器安裝了裂變反應(yīng)堆，而不是依靠太陽能發(fā)電，在遠離太陽的時候，也許就不會陷入困境。

　　洛克希德公司正在尋找工業(yè)界和學(xué)術(shù)界的合作伙伴以推進該項目，使得系統(tǒng)各個組成部分盡快合成為能夠正常運轉(zhuǎn)的原型機。

　　它能正常運轉(zhuǎn)嗎？

　　當(dāng)涉及到核聚變的實用性時，許多專家指出，迄今為止尚沒有核聚變項目能夠研制出真正的原型機。洛克希德公司的臭鼬工廠肯定有許多障礙需要克服，但是相關(guān)設(shè)備，例如，降溫裝置和蒸汽發(fā)電機所占用的空間遠遠超過為飛機提供動力所允許的空間，這同樣重要。迄今為止，洛克希德公司在其發(fā)展過程中已經(jīng)申請了多項專利，而事實上，它公開要求為該項目的下一階段尋求幫助可能預(yù)示著一個真正的新的緊湊型未來能源需求解決方案已經(jīng)誕生。

　　核武器發(fā)展時間表

　　1945年8月6和8月9日——廣島與長崎原子彈爆炸。

　　1946年5月28日——美空軍開始實施飛機核能推進計劃。

　　1951年5月——核動力飛機計劃取代了飛機核能推進計劃，研發(fā)出兩種不同類型的核動力噴氣發(fā)動機：通用電氣的直接空氣循環(huán)發(fā)動機和普惠公司的間接空氣循環(huán)發(fā)動機。

　　1955年8月12日——蘇聯(lián)命令兩家軍事設(shè)計局參與轟炸機的生產(chǎn)，開始了核動力飛機的研究。

　　1956年1月31日——通過改良的通用電氣J47渦輪噴氣發(fā)動機，第一臺核動力飛機發(fā)動機問世。

　　1957年12月2日——世界上第一個和平利用核能的全尺寸原子發(fā)電廠希平港原子能發(fā)電站(Shippingport Atomic Power Station)達到臨界。

　　1961年3月26日——核動力飛機計劃預(yù)算取消，計劃終止。

　　1961年至1969年——蘇聯(lián)圖波列夫局在圖-95M轟炸機的炸彈艙安裝了一個小型反應(yīng)堆，命名為圖-95LAL，該機飛行超過了40次，但很少啟動反應(yīng)堆。