高科技，探討鋼鐵俠推進系統(tǒng)的實現(xiàn)方式

作者：時間：2017-10-31 來源：網(wǎng)絡(luò)

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　　之前小編在網(wǎng)上看到一個問題，就是關(guān)于鋼鐵俠的推進系統(tǒng)是怎樣實現(xiàn)的，有一個叫楊小徹的網(wǎng)友給我們做了如下的翻譯解答：

　　關(guān)于他的飛行系統(tǒng)，武器系統(tǒng)，智能系統(tǒng)什么的現(xiàn)下都可以實現(xiàn)，難度不大，前提是只要你研究出了劇中的「Miniature Arc Reactor」，我們把它叫做微電弧反應(yīng)堆吧。為了這個問題翻找了好久，最后在Quora上找到比較靠譜的能量說法，全文搬運自Technology： What is the theory/concept behind the “Miniature Arc Reactor” built by Tony Stark？

本文引用地址：http://m.butianyuan.cn/article/201710/369689.htm

　　由于這是一個虛構(gòu)的裝置，即便在漫畫中也沒有官方的科學(xué)解釋，我們所知道的，它就是鋼鐵俠的一切。

　　先看看我們從鋼鐵俠電影1和2里面知道的微電弧反應(yīng)堆：

　　資料來源：Image - Mk 1 Arc Reactor.jpg

　　這是第一代微電弧反應(yīng)堆，全尺寸的看起來很像一個環(huán)形等離子體熱核聚變系統(tǒng)：

　　它差不多等于現(xiàn)實中的ITER核聚變反應(yīng)堆

　　資料來源：國際熱核聚變實驗堆計劃

Fusion Energy Division

　　今天這種類型的聚變反應(yīng)堆還只存在于科研試驗規(guī)模的程度。上圖為正在建設(shè)中的國際熱核實驗，計劃是第一個核聚變反應(yīng)堆大到足以產(chǎn)生凈收益的能量?；旧纤鼡v爛的氫，氘和氚兩個同位素，一起在如此高的能量，它們結(jié)合成一個原子。當他們?nèi)诤?，反?yīng)生成氦和一個自由中子。關(guān)鍵的是氦+中子具有比氘+氚質(zhì)量更小，并且丟失的塊被轉(zhuǎn)換成能量。能量可以被捕獲的熱量來運行傳統(tǒng)的蒸汽驅(qū)動渦輪機（像任何其他電廠）。

　　那么，這種電弧反應(yīng)器的圓環(huán)（甜甜圈）的形狀告訴我們什么？這意味著有帶電粒子移動了一圈，包含在由磁場。高能粒子通常具有高能量，因為他們移動速度非?？欤掖艌隹梢赃M行曲線帶電粒子的運動。彎曲粒子的運動成一個圓圈讓他們在一個地方足夠長的時間，讓他們碰撞。

　　你可能會注意到，目前的核聚變反應(yīng)堆的設(shè)計有很多關(guān)于圓環(huán)的外磁體線圈，雖然等離子體約束是熱核聚變的一個最大的挑戰(zhàn)，但電弧反應(yīng)器使得它具有可操作性。由此我們可以得出結(jié)論，在全面電弧反應(yīng)器的關(guān)鍵技術(shù)是一種包含在一個自我維持的環(huán)反應(yīng)。這種推理的證據(jù)是通過在史塔克工業(yè)的電弧反應(yīng)堆藍圖繪制的環(huán)形磁力線。

　　資料來源：Image - Iron Man 2

　　上圖是鋼鐵俠2里的微電弧反應(yīng)堆設(shè)計，我們可以看到一個明顯關(guān)鍵點：對于一個渦輪機或任何一個傳統(tǒng)的熱反應(yīng)堆來說，它沒有冷卻循環(huán)系統(tǒng)。這意味著微電弧反應(yīng)堆直接產(chǎn)生電能，而不是產(chǎn)生熱量后轉(zhuǎn)換。通過觀察賈維斯我們發(fā)現(xiàn)，在托尼的胸部以兆瓦為規(guī)模的反應(yīng)器，不運行了他還是活著的。因此它不能成為一個熱核聚變反應(yīng)堆，或傳統(tǒng)的熱裂變反應(yīng)堆?；氐嚼L圖板！

　　現(xiàn)在我們知道了關(guān)于微電弧反應(yīng)堆的幾個特點：

　　含有鈀核心；

　　鈀是通過中子損壞，所以具體的同位素是重要；

　　有電磁線圈的圓環(huán)；

　　發(fā)出藍白色的光；

　　可以在山洞里用中等復(fù)雜工具建造出來；

　　不需要太多特殊材料，材料可以從拆除的常規(guī)武器中獲得；

　　低功率運行的時候，意味著它必須有消耗的電荷或燃料。

　　值得注意的是，微電弧反應(yīng)堆甚至可以直接作為攻擊武器使用：

　　資料來源：Technology： What is the theory/concept behind the “Miniature Arc Reactor” built by Tony Stark？

　　因此我們可以做出大概總結(jié)：電子向外突出的內(nèi)芯，和伽馬射線項目向內(nèi)從外圈。因為這個電子/光子逆流產(chǎn)生的電子（相對于質(zhì)子）在芯部的逆差，大規(guī)模的靜電勢以鈀芯吸低能電子形式從戰(zhàn)衣的設(shè)計口流出。從朝向該裝置的輪輞上的芯電子元件上產(chǎn)生噴射能產(chǎn)生巨大的電壓和電流。

　　下面是完整的啟動過程：

　　1，使用外部電源，鈀103由電弧離子化，并在外圈加速到很高的速度。也可能有一些外部供電伽馬射線生產(chǎn)，以啟動內(nèi)芯。

　　2，PD- 107中的內(nèi)芯開始發(fā)射高能量電子，因為它衰減到的Ag- 107 。電子逸出的核心和由磁場引導(dǎo)到外環(huán)。缺電子的產(chǎn)生具有凈正電荷的核心，因而會減慢再發(fā)射（防止失控衰減），直到電子可以從外部補充。

　　3，在外環(huán)中，高能量的自由電子碰撞的高能的Pd-103+離子。這會導(dǎo)致瞬間俘獲電子和伽瑪射線輻射。伽瑪射線被向內(nèi)偏轉(zhuǎn)朝向芯，從而進一步催化電子發(fā)射，并產(chǎn)生自發(fā)反應(yīng)。注意，該反應(yīng)雖然是自發(fā)的，但很慢，而在反應(yīng)器處于閑置狀態(tài)。

　　4，從內(nèi)芯的外芯的電子流產(chǎn)生的電勢差。當電路是通過西服的電氣負載引起的，外圈具有過量電子的和內(nèi)芯具有電子的短缺，產(chǎn)生電流。

　　5，電流通過一個外部負載，從而減輕了靜電荷的積累，減緩了最開始反應(yīng)。因此可以通過更節(jié)省電能的戰(zhàn)衣引流，減慢反應(yīng)器產(chǎn)生的放射性衰變，而更大的能量引流就調(diào)制更快的反應(yīng)催化就可以。這樣，輸出功率自動根據(jù)需求節(jié)流。

　　6，鈀轉(zhuǎn)換成Rh-103和Ag-107，并在反應(yīng)器電力耗盡時，鈀被完全消耗掉。

　　微電弧反應(yīng)堆的概念：

　　上面的概念相較于之前史塔克工業(yè)的藍圖俯視圖，現(xiàn)在來看看剖視圖。

　　現(xiàn)在我們?nèi)匀粺o法界定第二代弧反應(yīng)堆，但據(jù)推測它取代了鈀同位素與一個假想的元素，它也經(jīng)歷伽瑪射線介導(dǎo)的β衰變，但在一個較低的毒性和較高的輸出方式。

　　其他幾個方面的證據(jù)也支持這種類型的核衰變/電子通量反應(yīng)即機制電弧反應(yīng)器。首先，我們可以看看鋼鐵俠2里反應(yīng)堆的光芒：

　　資料來源：Iron Man Arc Reactor

　　這種淡藍色的光這可能是由電離電弧引起的，但我認為切倫科夫輻射是一個更好的解釋。這是當一個高能粒子（如電子）的速度進入介質(zhì)（如水或空氣）比光在該介質(zhì)中的速度快，就會發(fā)生一個特殊類型的光發(fā)射。電弧反應(yīng)器內(nèi)的高能電子通量將是一個自然的選擇，以產(chǎn)生這樣的效果。下面是一個實際的核反應(yīng)堆產(chǎn)生切倫科夫輻射的圖片：