回粉丝：可控核聚变驱动“南天门计划”等于铁锅炖宇宙，异想天开

先得说个令人振奋的事情，在不到一个月之前，我们合肥的EAST取得了突破性的进步，已经把可以工作的时间延长到了1000秒以上。

EAST的不断成功，让装置上的红旗越来越红得耀眼了，这是我们的骄傲。

从2006年起，EAST已经完成了超过15万次的点火试验，先后突破了60秒大关、百秒大关、现在来到了千米秒，其核心温度也可以稳定在过亿度。

好了，彩虹屁放完了。再说多了其实就是无脑吹了。

新闻媒体往往为了抓眼球吸引大家注意力只会采用十分炸裂的片面数据说给大家，例如过亿度高温或者运行时间过千秒。这样的说法十分容易让大家对一个新闻事件产生兴趣，但这里W君得告诉大家的是——这只是一个实验装置，它所取得的成绩离真正的实用的商业设备化还十分遥远。

和前阵子告诉大家“鸣镝只是一个验证机并不会有作战能力”一样，EAST核聚变装置其实也只是一个实验装置。那么有人就会站出来装作一个大聪明问“为毛国家花费那么多的人力物力搞一个没有用的东西？”，这里W君就有点要喊冤了鸣镝也好EAST也罢，这类没有实用性的实验装置才是“最有用”的。昨天给大家讲过科学研究到真正落地成为有用的产品或者技术都离不开工程学。科学研究会告诉你一个公式，而工程学是利用这个公式来做应用题。

从理论到工程这是两个不同层面的技术发展阶段。说简单的可以理解的话——理论告诉你一座山上有一块金子，工程则是你要拿着锄头翻遍整座大山，最后历尽千辛万苦找到了这块金子。所以EAST团队的1000秒里程碑的庆祝依然是全国人民应该一起庆祝的一桩美事，这意味着我们离理论上金子更近了。所以，ESAT的每一次点火都是新的希望的开启、EAST的每一次熄灭都是经验教训的总结。

但，为什么EAST没有商业上的实用价值呢？主要是入不敷出。为了让EAST内部产生核聚变反应，我们输入的能量要远大于装置核聚变所产生的能量。按照EAST的设计这次实验所输入的功率大约在12MW。

但，我们要注意试验现场展示屏第二排最左边的一块屏幕，这个屏幕显示的是EAST腔体内的压力水平——内真空：1.13E-4Pa，也就是在实验装置内部的气体压力只有0.000113帕斯卡，大约是十亿分之一个标准大气压。

所以说虽然在监控中我们看到核聚变装置中激烈的核聚变反应放出了耀眼的光芒“热闹非凡”，但对于整个装置来说其实就是跑了个寂寞。

算一下：EAST的腔室是5立方米，在内部气压为0.000113帕斯卡，假使整个腔室的内部的稀薄气体都达到一亿度，这时候内部的等离子粒子密度，根据热容量公式（）来计算

要知道这个装置的工作的时候输入功率为12MW，计算一下，工作了1066秒，大约消耗的能量是：

如果按照汽油的热值为47.3MJ/kg来计算，相当于在1066秒内烧完了270公斤的优质汽油。而产出的能量69KJ则是相当于燃烧1.46 g 汽油所释放出的能量。

换大家能理解的概念，270公斤汽油大约365升，如果你开一辆小一点的轿车省着点开大约可以从北京开到拉萨。1.46g汽油放在打火机里面，大约够点不到40次烟。

震惊吗？但实验装置就是这样，解决的是从0到1的问题，而从1到10000的事情还得依靠不断的改进装置逐步的提升效率才有可能实现。

这还只是EAST腔体内的所有热能，要知道，能量转化和使用都会有损失，真正转化到能用的能量连一盒烟都点不了。所以，我们做可控核聚变的路还有很长很长一段路要走，现在看还是不现实的。

昨天的文章中读者的回复算是给讲明白了吧？

当然了，昨天还有很多人在提南天门计划中的空天母舰也好空天战斗机也好都可以使用核聚变作为能量来源。看了上面的内容，还能坚持这个观点吗？

还坚持？那么咱们再来今天的第二个暴击。假使核聚变反应堆咱们搞成了，可以自持并可以源源不断的输出能量。那么依靠核聚变反应堆就可以提供空天战机和空天母舰的航行动力了吗？

这件事就有点“大锅炖宇宙”——异想天开了。不是十几万吨的航母都可以依靠核动力来驱动吗？怎么十几吨重的小飞机、几万吨重的空天母舰反而无法驱动了呢？

原因就在于航母是在水里啊！

核动力航母的反应堆是用来烧开水的，利用反应堆中的核材料裂变所释放出的热量将水加热成高温高压的蒸汽，然后将这些蒸汽导入到涡轮机里面推动蒸汽涡轮旋转。

涡轮旋转所产生的动力被传导到螺旋桨的主轴带动螺旋桨转动，于是航母就获得了在水中前进的动力。

周围有能搅动的水，就什么事情都好办了。

但是在太空中有水吗？没有水，哪怕有点空气也可以啊，至少可以用螺旋桨吧？

很遗憾，太空中就连空气也是没有的，传统的依靠“借力打力”的推进方式其实都起不到作用，你想靠螺旋桨使劲搅动介质获得前进的动力是不可能的事情。

所以——这条靠烧开水获得动力的路不通了！不过好在我们的路并没有被完全堵死，还有一个物理学定理给我们一条出路，这就是动量守恒原理。

一艘船在水面上是可以不依靠搅动水而获得向前的动力的，你只需要将船上的石头不断的向后仍，船就可以向前走——这就是动量守恒定律的一个具象表现。

那么船前进的速度和什么有关呢？动量守恒的公式是这样的，我们具象化到这艘小船上：石头和船开始都是以V0的速度前进，向后扔石头依据动量守恒定律如果V2是负数那么V1就一定大于V0这样等式才可以成立。所以扔出去的石头的质量和速度决定了船前进的速度增加量 也就是ΔV。

如果连续不断的以一定速度扔出一大堆石头最后船和石头的整体质量降低究竟船获得了多少ΔV呢？这个公式：

Ve是扔出石头的平均速度，M0是初始的时候船和石头的总质量，M1是扔完石头剩下的质量。到此——恭喜你，你在W君的辅导下接触了齐奥尔科夫斯基火箭方程。

扔石头太累，我们可以向后喷燃气啊。

目前太空飞行的过程中最好的方式就是火箭向后喷燃气。那么我们回到很多人认为南天门计划中被很多粉丝所提到的终极动力来源核聚变反应堆。

这就是一个烧开水的锅炉啊！它喷什么？往外喷喷子们的脑细胞吗？

什么都不喷？那么我们还是回到火箭方程中初始质量是1，结束质量还是1 这个ln值是0啊，都不用看Ve了（反正也没Ve），乘法算式中只要有一个0就够了，最终ΔV=0，这代表什么呢？速度无法改变。

简单的再简单不过的道理，W君觉得但凡有初中二年级的文化水平应该都是会想明白这件事的。这种事情无关所谓的科技突飞猛进，早就被物理定律锁死了。在太空中不喷出燃气（工质）就很难做出任何机动动作，航天器就只能在轨道上旋转。

这时候又又又有大聪明站出来说，不是有电喷吗？没错，是有霍尔推进器或者更广义的离子推进器。这种“用电”的火箭发动机其实给大家很多误解。

首先这类的“电火箭”并不像是电动汽车的马达一样通过电磁感应旋转起来依靠地面的摩擦力给汽车加速的。而是用电电离稀有气体，再用电场将稀有气体中的离子加速到一个极高的速度上，将这些稀有气体抛射出去的火箭。这种火箭加速工质的过程并不是依靠燃烧，而是依靠电场加速。但并不是说这东西用电就不向外抛射质量了。

其实这个东西还是符合火箭方程原理的，只不过利用电场加速稀有气体离子可以让这些稀有气体离子的抛射速度更快，也就是火箭方程中的Ve更大，这样对于工质的消耗就可以变得相对较小，有助于长时间的推进。所以说这些“电火箭”并不是不携带燃料，而是携带较少燃料并且消耗较少的燃料而已。

但也正因为这种设计，离子火箭的推力其实都做不大，如果单看推力，其实是这个公式在公式中m是推进剂质量流率（kg/s），Ve则是喷射速度，通常离子引擎的Ve可以做到每秒15000–50000米，相对于化学燃烧的火箭引擎来说这是一个想都不敢想的巨大燃速度，用效率最高的化学火箭燃气速度其实也就4400米/秒上下，这样，我们是可以看出离子火箭发动机的优势的。但是这种火箭发动机的m小啊，也就是推进剂质量流率小，通常每秒几克甚至几毫克。所以两两相乘之后你会发现推力也只有几牛顿而已。

还有一个经验公式是计算离子火箭的功耗推力的，一般是这样写：

P就是电推功率，2倍的电推功率/离子喷出速度就可以换算推力。但是你发现这时候Ve在分母的位置上，这就是一个相当相当尴尬的事情了，P大了，其实Ve也会增大这其实还是能量守恒，能量不可能平白无故的产生也不会平白无故的消失。所以在工质流量不变的情况下Ve是随着P一起增长的。如何让Ve保持相对低的水平但继续增加P呢？单位时间内多喷出点工质就好了啊！

但如此一来，就增加了稀有气体燃料的消耗，这就和离子推进器的设计初衷相违背了。而且加大P是不是电源组件的重量也得加大呢？这到最后来算就有些得不偿失了。

所以说，如果真有那么一艘以离子火箭推进作为主推进器的太空船，就省省心吧，他的燃料舱实际上比普通的化学火箭也小不了多少。

当然了，还有那种看《三体》看多了的，觉得有了可控核聚变之后就可以搞什么无工质推进器的。

无工质引擎这件事是这样的，这件事并没有理论研究基础。只有几个不成功的工程实践。知道W君是怎么看这种事的吗？前面说过，科学研究的理论会告诉一个人山里有块金子，工程是这个人拿一个锄头进山去找这块金子。

但无工质引擎这种没有理论研究基础的事情则是，一个人到了人迹罕见的大沙漠里面拿个筛子不停的筛沙子。人家问他为什么这样做，他说撒哈拉沙漠里面有一张中头奖的彩票，找到了之后他就可以成亿万富翁了。这时候人家就好奇了啊，问“谁告诉你的？”，这人回答“我自己琢磨出来的”。

所以，知道可控核聚变驱动“南天门计划”是一种铁锅炖宇宙异想天开的事情了吧？如果你还觉得南天门几乎这事情是真的，那移步去看张祥前的“统一场理论”去吧，在他那边有很多美好的梦想等待着大家的认可和实现的，你们肯定说的来。