离子引擎可以在不到13年的时间里带我们到达太阳引力透镜

将物体送到另一颗恒星上仍然是科幻小说的内容。但一些具体的任务至少可以让我们实现部分目标。这些“星际前驱任务”包括前往距离太阳550天文单位的太阳引力透镜点 —— 比任何人造物体都要远，包括旅行者号。为了实现这一目标，我们需要大量的新技术，本月在米兰举行的第75届国际宇航大会上发表的一篇论文着眼于其中一项潜在的技术 —— 电力推进系统，也被称为离子驱动。

该论文旨在评估任何现有的离子驱动技术何时可以在几种轨道之一上运送大量有效载荷，包括绕木星旅行、访问冥王星，甚至到达传说中的太阳引力透镜。为此，他们指定了一种“理想”的离子驱动器，其特性使系统的某些物理特性达到最佳值。

在这些特征中，首先是电厂。离子推进器如果要在推力下持续10年以上，就需要一个有效的动力源。这篇论文定义了一个理想的功率计划，每公斤重量可以输出1千瓦。目前，这远远超出了可能性的范围，最好的离子推进器电源的功率约为每公斤10瓦，甚至核电推进系统的输出功率为每公斤100瓦。一些潜在的更好的技术即将出现，但文献中测试的任何技术都无法满足这一要求。

推力效率是这种理想化任务的另一个考虑因素。这篇文章的作者是以英国非营利组织“星际研究倡议”（Initiative for Interstellar Studies）的名义写的，他们认为理想的推力效率为97%。这也将显著改善现有技术，现有技术的平均工作效率接近75-80%。额外的改进可能会增加这个数字，例如推进器壁周围的磁性遏制场。不过，随着它越来越接近97%的范围，提高效率变得越来越困难。

作者考虑的最后一个特征是比冲。这个系统在所有三个系统的理论潜力方面具有最全面的可变性。它们的理想值为34000-76000秒的比冲，完全在更具推测性的技术的潜在值范围内。该论文提到，通过适当选择推进器和推进剂，比冲值可能是建议上限的两倍。他们还指出，这些技术的发展停滞不前，不是因为我们不能制造比冲更好的驱动器，而是因为我们还不能生产支持它们的电厂。因此，解决电厂问题将促进该领域的进一步发展。

假设这三种特性结合成一个完整的功能推进系统。在这种情况下，作者计算出它可以在短短13年内向太阳引力透镜提供近18000公斤的有效载荷 —— 比以往任何任务都要快得多。但是这种优化还有很长的路要走，虽然有一些任务计划在某一天部署到SGL上，但距离它们发射还有很长的路要走，甚至距离它们到达那里还要更长时间。与此同时，如果工程师们想要优化离子推进器的潜力，他们还有一些额外的问题需要解决。

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