直接聚变驱动

跳跃导航跳跃搜索直接聚变驱动器(DFD)是一种概念性的低放射性核聚变火箭发动机，旨在为行星际航天器提供推力和电力。这一概念基于塞缪尔·A·科恩(Samuel A.Cohen)于2002年发明的普林斯顿场反转配置反应堆，目前正在美国能源部设施普林斯顿等离子体物理实验室进行建模和实验测试，并由普林斯顿卫星系统公司进行建模和评估。截至2018年，该概念已进入第二阶段[需要澄清]，以进一步推进设计。

直接聚变驱动器(DFD)是一种概念性的聚变动力航天器发动机，因其无需经过中间发电步骤就能从聚变中产生推力而得名。DFD使用一种新型的磁约束和加热系统，以氦-3(He-3)和氘(D)的混合物为燃料，产生高比功率、可变推力和比冲，以及一个低辐射航天器推进系统。[1]当原子核在高温(100keV或1120000K)等离子体中由一种物质组成，包括电子和离子的带电粒子的集合，结合(或融合)在一起，释放出巨大的能量时，聚变就会发生。在DFD系统中，等离子体被限制在线性螺线管线圈内部的环状磁场中，并被旋转磁场加热到熔化温度。[1]从等离子体发射的韧致辐射和同步辐射被捕获并转换成电能，用于通信、航天器站位和维持等离子体的温度。[2]此设计使用特殊形状的无线电波(RF)天线来加热等离子体。该设计还包括一个可充电电池或一个氘氧辅助电源单元，用于启动或重新启动DFD。[1]。

捕获的辐射能量加热到1,500°K(1,230°C；2,240°F)，这是一种以含硼结构流出等离子体的He-Xe流体。这些能量通过闭环布雷顿循环发电机转化为电能，用于为线圈供电、为射频加热器供电、为电池充电、通信和站位保持功能。[1]将推进剂添加到边缘等离子体流中，在引导和加速通过磁喷嘴时会产生可变的推力和比冲；通过喷嘴的这种动量流主要由离子在通过磁喷嘴和向外扩张时携带，因此起到离子推进器的作用。[1]。

该实验研究装置的建造和大部分早期运行都是由美国能源部资助的。最近的研究-第一阶段和第二阶段-由NASA高级概念研究所(NIAC)计划资助。2001年至2008年间发表了一系列关于这一概念的文章；2007年报告了第一批实验结果。从2012年开始，发表了许多关于航天器飞行任务(第一阶段)的研究报告。2017年，该团队报告说，使用这种方法对电子加热的研究已经超过了理论预测，第二代机器中测量离子加热的实验正在进行中。[1]截至2018年，该概念已经进入第二阶段，以进一步推进设计。[4][5]全尺寸单元的直径约为2米，长约10米。[6]。

斯蒂芬妮·托马斯(Stephanie Thomas)是普林斯顿卫星系统公司的副总裁，也是直接聚变驱动器(Direct Fusion Drive)的首席研究员。[7]。

分析预测，直接聚变驱动器每产生每兆瓦的聚变功率将产生5-10牛顿[1]推力[5]，比冲(Isp)约为10,000秒，可用作电力的功率为200千瓦。[4]大约35%的聚变功率用于推力，30%用于电力，25%用于加热，10%用于射频加热。[1]。

建模显示，这项技术可能会在4年内将质量约为1000千克(2200千克)的航天器推向冥王星。[4]由于DFD在一个集成设备中提供动力和推进，它还将在到达时为有效载荷提供高达2 mW的功率，扩大了仪器选择、激光/光通信、[1][4]的选择范围，甚至可以通过波长为1080 nm的激光束将高达50千瓦的功率从轨道器传输到着陆器。[1]。

设计者认为这项技术可以从根本上扩展行星任务的科学能力。[4]有人建议将这种双动力/推进技术用于冥王星轨道器和着陆器飞行任务，[1][4]以及在猎户座航天器上进行集成，以便在相对较短的时间内将载人飞行任务运送到火星[8][9](4个月，而不是目前技术下的9个月)。[6]

^a b c d e f g h i j k聚变启用的冥王星轨道器和着陆器-第一阶段最终报告。(PDF)斯蒂芬妮·托马斯，普林斯顿卫星系统公司。2017年。

^[1]。Yosef S.Razin，Gary Pajer，Mary Breton，Eric Ham，Joseph Mueller，Michael Paluszek，Alan H.Glasser，Samuel A.Cohen。宇航学报。第105卷，第1期，2014年12月，第145-155页。Doi：10.1016/j.actastr.2014.08.008.。

^a b c d e f Hall，洛拉(2017年4月5日)。启用聚变的冥王星轨道器和着陆器。美国宇航局。

^a，b核能与未来飞行推进--直接聚变驱动的推力建模。斯蒂芬妮·J·托马斯，迈克尔·帕鲁泽克，塞缪尔·A·科恩，亚历山大·格拉斯尔。2018年联合推进大会，俄亥俄州辛辛那提。电话：10.2514/6.2018-4769。

^a b直接聚变驱动器(DFD)将如何给太空旅行带来革命性的变化。赞恩·侯赛因，布朗太空人。2016年10月1日。

^直接聚变驱动到火星-FISO演讲。普林斯顿卫星系统公司。2013年8月8日。访问时间：2018年7月18日。

^通过Fusion Power前往火星？可能是吧。迈克尔·D·莱蒙尼克(Michael D.Lemonick)，时间。2013年9月11日。