第十八章 离子推动
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18.离子推动
离子推动，或者叫等离子体推动，是一种极其先进的喷气推动方式，它与常规喷气推动不同的是，它喷出的是带电的离子气体，离子气体依靠强电场加速后向后喷出，它的喷气速度超过每秒四十千米，而常规喷气推动喷出的是中性气体，依靠气体燃烧产生的热能膨胀向后喷出，它的喷气速度不会超过每秒四千米。
由于喷气速度的巨大差异，所以相比于常规喷气推动，离子推动显示出巨大的优越性，同样质量的燃料，它能产生至少十倍于常规喷气推动产生的动量。
在所有物质中，氙气是最容易等离子体化的，所以一般的离子推动均选用氙气作为燃料，氙离子发动机的原理很简单，就是氙气离子化后，转换成为带正负电荷的离子，这两种混杂在一起的离子经过分离、净化，分别通过不同的电场加速后向后喷出，以使飞行器获得改变速度的推力。
原理虽然简单，实际设计出来却难，目前为止，只有美国、日本两国拥有实际应用的发动机，它被安装在进行深空探测的星际飞行器上，用以推动飞行器变轨飞行。
不过，这种发动机目前也不是没有问题，由于技术的限制，它喷气速度虽高，喷出的气体的质量却尤其少，这致使它获得的推力也非常小，只有几牛顿，这直接导致它在近地空间由于地球引力的影响而无法用作动力飞行，到目前为止，还没有哪一种导弹装配的是这种离子发动机。
北华大学是超一流大学，拥有最先进的实验和研究手段，在这里，江伟如鱼得水，没日没夜的泡在离子推动实验室里，进行离子推进技术的基础性研究，研究气体的离子化、分离、净化、电场加速、离子约束等问题。
他日复一日的在实验室中辛勤的劳作着，他的研究终于有了很大的进展，在气体的离子化率上、在大量混杂阴阳离子的分离上、在短距离加速强电场的产生上、在屏蔽离子通讯上，他都取得了很大的发现和进展。
他向施教授汇报着他的研究进展和发现，他说道：“在提高氙气离子化率、大规模混杂阴阳离子的分离、净化和强电场短距离强加速技术方面，我已经有所进展和发现，我想，我们不仅可以设计出小推力的离子发动机，这种所谓的小推力，其实也远大于目前美日两国已有的用于星际航行的氙离子发动机的推力，我们还可以设计出大推力的离子发动机，如果不考虑氙气的离子化率问题，离子发动机的推力可以做得超大，较之美日目前已有的氙离子发动机，推力可以成百上千倍的增加。”
施教授问道：“小推力离子发动机，可以用于飞行器深空探测、星际飞行，如美日等国一样，大推力离子发动机你打算用在哪儿？超大推力的你又打算用在哪儿？你这是发现走在了需求前面，这种情况通常很少见。”
江伟答道：“大推力离子发动机可以用于导弹推进上面，正如冲压发动机可以使导弹达到三到四倍的音速，超燃发动机可以使导弹达到五到六倍的音速，大推力离子发动机可以使导弹达到七到八倍的音速，至于超大推力的离子发动机，则用于再入大气层一类的大型弹道导弹上，它可以用这类导弹的收尾速度达到二十马赫，远高于目前的七八马赫。”
施教授惊诧不已，问道：“小推力离子发动机自不必说，技术难度小，加以时日，它总会研制成功，但是大推力和超大推力离子发动机却是第一次听说，请详述其难点。”
江伟说道：“大推力离子发动机的难点在于气体的离子化上，现在目前的离子发动机，通常采用氙气作为燃料，但是用于导弹的离子发动机，不能采用氙气，要采用氮气或者氧气，因为大气中这两种气体最多，导弹在飞行中，可以很方便的吸入，但是这两种气体的离子化难度远大于氙气，尤其是快速大量的离子化上，技术上还存在不小的难度；至于超大推力的离子发动机，它的技术难点在于大量阴阳离子的快速分离上，弹道导弹再入时，周围的火光全是等离子体气体，它可以方便的吸入，但是如此大量的等离子体气体，如何快速的分离、净化，却是一个大难题。”
施教授寂然聆听，待江伟说完，他问道：“你知其难点，想来已经找到解决难点的理论和办法，你既然能在实验室中找到解决问题的办法，那么你能否在实验室外的工程实践中实现这种技术？”
江伟说道：“在工程实践中实现这种技术，我已有考虑，我想，难度虽大，却只是个时间问题。”
施教授点头，又问道：“在实验室是否还有别的发现？”
江伟答道：“有的。”
施教授说道：“请讲。”
江伟说道：“在等离子体屏蔽的物体中，通常认为电磁波是不能通过的，这就是返回式卫星的黑障阶段，它外面包裹着一层火球，也就是一层热的等离子体，这个时候卫星无法与外界进行无线电联络，只能等温度降下来、这层热的等离子体消失方可恢复通信。”
施教授问道：“你的发现呢？”
江伟说道：“我的发现是卫星之所以在这阶段不能与外界通信，是因为这层炽热的等离子体太过厚实，如果它薄一些、再薄一些，只有薄薄的一层，通过某些巧妙的传送技术和精巧的检测技术，某些高频段的无线电还是能通过的，损耗也不会太大。”
施教授凝神倾听，问道：“如何使得这层炽热的等离子体气体变薄？巧妙的传送技术和精巧的检测技术是否已经在实验室中实现？”
江伟答道：“可以通过超大推力离子发动机的吸气使得这层等离子体变薄，在这个吸气过程中，离子发动机还获得了超大推力推进所必需的燃料，这是一举两得的事情，至于在薄离子层屏蔽下的无线电传送技术和检测技术，在实验室中已经实现。”
施教授问道：“那这是不是意味着再入大气层式的弹道导弹可以超高速打击移动目标？因为黑障状态时它可以开启雷达搜索目标。”
江伟说道：“我想是这样的，它不用等到低速飞行时等离子体消失再瞄准目标，同时，对这种导弹的反导拦截将会变得异常困难，因为在黑障情况下它的雷达同样会起作用，它不是蒙眼盲飞。”
谈完技术上的进展和发现，施教授问道：“你博士毕业还有大半年的时间，这大半年内你想做点什么？”
江伟说道：“我想深入考虑这些技术的工程化方面的问题，争取早日将工程化上的障碍排除殆尽。”
施教授点头，说道：“很好，你按照你的想法进行吧，只是恐怕要麻烦你一下，博士论文你写两份吧，一份是公开的关于星际飞行的小推力离子发动机方面的，另外一份是秘密的，就是关于大推力、超大推力离子发动机方面的，这份秘密的论文，用作飞天集团的技术储备，你知道，我和王教授都是飞天集团最高科技院的成员。”
江伟说道：“好。”
施教授嘱咐道：“我现在虽然不是飞天系的主任了，但是如果学校的实验室不能满足你的实验要求，你跟我说，我会联系飞天集团，尽力给你找到符合你要求的实验条件。”
江伟说道：“好，谢谢老师。”
谈完问题，施教授转身欲走，他终究心中还有放心不下的事情，他又转身问道：“江伟同学，你毕业后打算去哪儿？去美国吗？”
江伟微感诧异，说道：“我不去美国，没有这方面的打算，我想毕业后在国内参加工作。”
施教授点头，说道：“很好，你时刻要记得一点，科技无国界，但是科学家是有国界的，以后你从事火箭方面的工作便罢，如果是从事导弹方面的工作，不要去美国，不要帮着美国人打中国人，你要时刻记得你是中国人。”
说完，施教授转身走了，只留下身后一脸茫然的江伟。
18.离子推动
离子推动，或者叫等离子体推动，是一种极其先进的喷气推动方式，它与常规喷气推动不同的是，它喷出的是带电的离子气体，离子气体依靠强电场加速后向后喷出，它的喷气速度超过每秒四十千米，而常规喷气推动喷出的是中性气体，依靠气体燃烧产生的热能膨胀向后喷出，它的喷气速度不会超过每秒四千米。
由于喷气速度的巨大差异，所以相比于常规喷气推动，离子推动显示出巨大的优越性，同样质量的燃料，它能产生至少十倍于常规喷气推动产生的动量。
在所有物质中，氙气是最容易等离子体化的，所以一般的离子推动均选用氙气作为燃料，氙离子发动机的原理很简单，就是氙气离子化后，转换成为带正负电荷的离子，这两种混杂在一起的离子经过分离、净化，分别通过不同的电场加速后向后喷出，以使飞行器获得改变速度的推力。
原理虽然简单，实际设计出来却难，目前为止，只有美国、日本两国拥有实际应用的发动机，它被安装在进行深空探测的星际飞行器上，用以推动飞行器变轨飞行。
不过，这种发动机目前也不是没有问题，由于技术的限制，它喷气速度虽高，喷出的气体的质量却尤其少，这致使它获得的推力也非常小，只有几牛顿，这直接导致它在近地空间由于地球引力的影响而无法用作动力飞行，到目前为止，还没有哪一种导弹装配的是这种离子发动机。
北华大学是超一流大学，拥有最先进的实验和研究手段，在这里，江伟如鱼得水，没日没夜的泡在离子推动实验室里，进行离子推进技术的基础性研究，研究气体的离子化、分离、净化、电场加速、离子约束等问题。
他日复一日的在实验室中辛勤的劳作着，他的研究终于有了很大的进展，在气体的离子化率上、在大量混杂阴阳离子的分离上、在短距离加速强电场的产生上、在屏蔽离子通讯上，他都取得了很大的发现和进展。
他向施教授汇报着他的研究进展和发现，他说道：“在提高氙气离子化率、大规模混杂阴阳离子的分离、净化和强电场短距离强加速技术方面，我已经有所进展和发现，我想，我们不仅可以设计出小推力的离子发动机，这种所谓的小推力，其实也远大于目前美日两国已有的用于星际航行的氙离子发动机的推力，我们还可以设计出大推力的离子发动机，如果不考虑氙气的离子化率问题，离子发动机的推力可以做得超大，较之美日目前已有的氙离子发动机，推力可以成百上千倍的增加。”
施教授问道：“小推力离子发动机，可以用于飞行器深空探测、星际飞行，如美日等国一样，大推力离子发动机你打算用在哪儿？超大推力的你又打算用在哪儿？你这是发现走在了需求前面，这种情况通常很少见。”
江伟答道：“大推力离子发动机可以用于导弹推进上面，正如冲压发动机可以使导弹达到三到四倍的音速，超燃发动机可以使导弹达到五到六倍的音速，大推力离子发动机可以使导弹达到七到八倍的音速，至于超大推力的离子发动机，则用于再入大气层一类的大型弹道导弹上，它可以用这类导弹的收尾速度达到二十马赫，远高于目前的七八马赫。”
施教授惊诧不已，问道：“小推力离子发动机自不必说，技术难度小，加以时日，它总会研制成功，但是大推力和超大推力离子发动机却是第一次听说，请详述其难点。”
江伟说道：“大推力离子发动机的难点在于气体的离子化上，现在目前的离子发动机，通常采用氙气作为燃料，但是用于导弹的离子发动机，不能采用氙气，要采用氮气或者氧气，因为大气中这两种气体最多，导弹在飞行中，可以很方便的吸入，但是这两种气体的离子化难度远大于氙气，尤其是快速大量的离子化上，技术上还存在不小的难度；至于超大推力的离子发动机，它的技术难点在于大量阴阳离子的快速分离上，弹道导弹再入时，周围的火光全是等离子体气体，它可以方便的吸入，但是如此大量的等离子体气体，如何快速的分离、净化，却是一个大难题。”
施教授寂然聆听，待江伟说完，他问道：“你知其难点，想来已经找到解决难点的理论和办法，你既然能在实验室中找到解决问题的办法，那么你能否在实验室外的工程实践中实现这种技术？”
江伟说道：“在工程实践中实现这种技术，我已有考虑，我想，难度虽大，却只是个时间问题。”
施教授点头，又问道：“在实验室是否还有别的发现？”
江伟答道：“有的。”
施教授说道：“请讲。”
江伟说道：“在等离子体屏蔽的物体中，通常认为电磁波是不能通过的，这就是返回式卫星的黑障阶段，它外面包裹着一层火球，也就是一层热的等离子体，这个时候卫星无法与外界进行无线电联络，只能等温度降下来、这层热的等离子体消失方可恢复通信。”
施教授问道：“你的发现呢？”
江伟说道：“我的发现是卫星之所以在这阶段不能与外界通信，是因为这层炽热的等离子体太过厚实，如果它薄一些、再薄一些，只有薄薄的一层，通过某些巧妙的传送技术和精巧的检测技术，某些高频段的无线电还是能通过的，损耗也不会太大。”
施教授凝神倾听，问道：“如何使得这层炽热的等离子体气体变薄？巧妙的传送技术和精巧的检测技术是否已经在实验室中实现？”
江伟答道：“可以通过超大推力离子发动机的吸气使得这层等离子体变薄，在这个吸气过程中，离子发动机还获得了超大推力推进所必需的燃料，这是一举两得的事情，至于在薄离子层屏蔽下的无线电传送技术和检测技术，在实验室中已经实现。”
施教授问道：“那这是不是意味着再入大气层式的弹道导弹可以超高速打击移动目标？因为黑障状态时它可以开启雷达搜索目标。”
江伟说道：“我想是这样的，它不用等到低速飞行时等离子体消失再瞄准目标，同时，对这种导弹的反导拦截将会变得异常困难，因为在黑障情况下它的雷达同样会起作用，它不是蒙眼盲飞。”
谈完技术上的进展和发现，施教授问道：“你博士毕业还有大半年的时间，这大半年内你想做点什么？”
江伟说道：“我想深入考虑这些技术的工程化方面的问题，争取早日将工程化上的障碍排除殆尽。”
施教授点头，说道：“很好，你按照你的想法进行吧，只是恐怕要麻烦你一下，博士论文你写两份吧，一份是公开的关于星际飞行的小推力离子发动机方面的，另外一份是秘密的，就是关于大推力、超大推力离子发动机方面的，这份秘密的论文，用作飞天集团的技术储备，你知道，我和王教授都是飞天集团最高科技院的成员。”
江伟说道：“好。”
施教授嘱咐道：“我现在虽然不是飞天系的主任了，但是如果学校的实验室不能满足你的实验要求，你跟我说，我会联系飞天集团，尽力给你找到符合你要求的实验条件。”
江伟说道：“好，谢谢老师。”
谈完问题，施教授转身欲走，他终究心中还有放心不下的事情，他又转身问道：“江伟同学，你毕业后打算去哪儿？去美国吗？”
江伟微感诧异，说道：“我不去美国，没有这方面的打算，我想毕业后在国内参加工作。”
施教授点头，说道：“很好，你时刻要记得一点，科技无国界，但是科学家是有国界的，以后你从事火箭方面的工作便罢，如果是从事导弹方面的工作，不要去美国，不要帮着美国人打中国人，你要时刻记得你是中国人。”
说完，施教授转身走了，只留下身后一脸茫然的江伟。