點了點頭,苗建國思忖了一下,開口道:“磁重聯機製的提出時間很早,上個世紀五十年代的時候,就有人提出過相關的理論。”
“不過做出相對完整的機製解釋,和發現支持它的觀測證據,卻相隔了幾十年的時間,到了九十年代才出現。”
“簡單的來說,它是天體物理中一種非常重要的快速能量釋放過程,也是磁能轉化為粒子的動能、熱能和輻射能的一種機製。”
“從學術上來說,磁重聯效應與等離子體波動之間存在顯著的聯係,其中準靜態波動、激波和動力學阿爾芬波的本征模是磁重聯結構的重要組成部分。”
“它的高頻波動,不僅能吸收粒子的自由能,還可以導致粒子的加熱和反常電阻的產生,這些多尺度的波動過程揭示了磁重聯中能量轉換的多尺度性質”
大致的介紹了一下磁重聯相關的理論,苗建國端起茶幾上的水杯,抿了口茶水潤了潤嗓子,接著道:
“目前磁重聯的具體機製不清楚,不過在天文物理界,普遍認為恒星的能量釋放,就是磁重聯機製導致的。”
“而表現形式上來說,已經觀測到的可以分兩種。”
“一種是恒星上的活動,如太陽上的耀斑、日冕活動這些。”
“另一種是行星,如地球,金星這些帶有一些磁場的星球在遭遇宇宙輻射、太陽風等外部侵蝕時形成的等離子體不穩定性與非對稱性重聯。”
“簡單的情況就是這樣的,如果你想要詳細的了解,我倒是可以給你推薦兩本教材和幾篇論文。”
聽完老友的描述,常華祥院士點了點頭,思索了一下後問道:“那關於磁重聯現象和理論的應用呢?”
“這些年以來是否有過?”
有苗建國的解釋,他對於磁重聯機製多多少少有了一些深入的了解。
航天還是和物理有掛鉤的,儘管並不會深入,但聽懂這些基礎理論,對於他來說並沒有太大的問題。
如果說磁重聯機製的確有著潛力,那麼最讓他關心的無疑就是這份理論的應用性了。
在此之前,是否有其他方向的科研成果,對於磁重聯機製是否能應用到空天引擎上,還是有不少的參考價值的。
苗建國點了點頭,道:“雖然不多,但還是有的。”
“比如冷離子的加速機製、湍動磁重聯的衛星原位觀測、生物大分子構象研究方麵等等。這些理論和技術的發展,都和磁重聯有一定的關鍵。”
聞言,常華祥院士眼眸動了動,快速的追問道:“冷離子加速機製這個是什麼?”
苗建國想了想,道:“這個解釋起來可能比較複雜。”
思忖了一下,他組織語言接著道:“簡單的來說,就是利用等離子體波動來影響磁重聯機製的過程。”
“可控核聚變技術想來你很清楚,它就是熱等離子體的控製。而冷等離子體加速機製則是另一方麵應用。”
“冷等離子體羽流一般是由能量在100eV以下的離子和電子組成,具有低速度和高密度的特點。可以通過磁重聯機製中的電子回旋哨聲波和左極化離子回旋哨聲波(L波)的激發特性,來激發準平行和反平行的哨聲波,進而在一定程度上使得冷離子的回旋半徑增大。”
“當冷離子的回旋半徑增大的時候,其速度也會在一定程度上增加,也就是所謂的加速機製。”
聞言,常華祥臉上的神色有些觸動,呼吸都急促了兩分。
“也就是說,利用磁重聯機製,是可以做到對等離子體進行加速的?”
他還真沒想到今天來這裡能得到這個答案。
如果說現階段的技術能夠做到對冷離子進行一定程度的電離加速,那麼空天發動機中目前應用熱電離子加速,也具備著可行性。
十分之一光速啊。
對於任何一個初入太空的智慧文明來說,這都是無法抗拒的技術。
就算是他們目前做不到這種程度,也能夠在原有的電推進引擎基礎上提升不少的性能啊。
速度方麵,翻個一倍沒什麼問題吧?
按照徐川所計算的,真要從地球前往火星隻需要半個月的時間,那相對比月球來說更適合移民的火星,無疑將成為華國的遠疆領土!
苗建國倒是沒想那麼多,或者說他根本就沒有條件朝這方麵去想。
點了點頭,他開口道:“理論上來說,磁重聯機製的確可以應用到等離子體的加速上。”
“不過.”
“不過什麼?”
苗建國搖搖頭,接著道:“不過能否做到,這個我還真不清楚。”
“嚴格的來說,冷離子加速機製其實隻是理論,並不是應用。物理學界在實驗室中觀察到了這種現象,並且通過2.5DPIC(Particle-in-Cell)的方法
模擬複刻出來這一磁重聯過程而已。”
“但這個複刻實驗,難以做到對冷離子羽流的操控,僅僅是能夠利用弱磁場作用,來在一定程度上影響小質量的等離子體和電子而已。”
“而且更關鍵的是,物理學界至今都沒有一套完整的理論,能夠解釋這種磁重聯中哨聲波的激發特性及冷離子的加速機製。”
“更彆提對大質量的重離子進行加速和操控了。”
“所以.”
歎了口氣,他接著道:“這一塊的研究想要突破,沒那麼容易的。”
“不僅僅是國內在研究,國外也在做。”
“如果我沒記錯的話,米國那邊NASA宇航局、尼韋爾公司、櫻花國DENSO電裝公司都有這方麵的研究。”
“但至今沒有任何的突破,彆說應用了,就是磁重聯機製相關的理論論文,我都沒看到幾篇。”
天文物理學雖然是個比較清閒的領域,但那一般是指研究宇宙、星體的物理性質(光度,密度,溫度,化學成分等等),以及星體與星體彼此之間的相互作用的傳統天文物理學。
而事實上,發展至今天文物理學家通常需要應用很多不同的學術領域。
像經典力學、電磁學、統計力學、量子力學、相對論、粒子物理學等等都是天文物理學者的研究學習對象。
雖然他一天到晚看起來都在喝茶看報,但作為南大天文物理學的教授,在涉及天文物理學相關領域的研究還是相當關注的。
如果不是這樣,常華祥也不可能跑來這裡找他討論磁重聯機製。
“理論都沒有嗎?”
常華祥微蹙著眉頭,想了想後從懷裡摸出來了徐川給他的論文,遞了過去:“你看看這個。”