高科技，探讨钢铁侠推进系统的实现方式

作者：时间：2017-10-31来源：网络收藏

　　之前小编在网上看到一个问题，就是关于钢铁侠的推进系统是怎样实现的，有一个叫杨小彻的网友给我们做了如下的翻译解答：

　　关于他的飞行系统，武器系统，智能系统什么的现下都可以实现，难度不大，前提是只要你研究出了剧中的「Miniature Arc Reactor」，我们把它叫做微电弧反应堆吧。为了这个问题翻找了好久，最后在Quora上找到比较靠谱的能量说法，全文搬运自Technology： What is the theory/concept behind the “Miniature Arc Reactor” built by Tony Stark？

本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/201710/369689.htm

　　由于这是一个虚构的装置，即便在漫画中也没有官方的科学解释，我们所知道的，它就是钢铁侠的一切。

　　先看看我们从钢铁侠电影1和2里面知道的微电弧反应堆：

　　资料来源：Image - Mk 1 Arc Reactor.jpg

　　这是第一代微电弧反应堆，全尺寸的看起来很像一个环形等离子体热核聚变系统：

　　它差不多等于现实中的ITER核聚变反应堆

　　资料来源：国际热核聚变实验堆计划

Fusion Energy Division

　　今天这种类型的聚变反应堆还只存在于科研试验规模的程度。上图为正在建设中的国际热核实验，计划是第一个核聚变反应堆大到足以产生净收益的能量。基本上它捣烂的氢，氘和氚两个同位素，一起在如此高的能量，它们结合成一个原子。当他们融合，反应生成氦和一个自由中子。关键的是氦+中子具有比氘+氚质量更小，并且丢失的块被转换成能量。能量可以被捕获的热量来运行传统的蒸汽驱动涡轮机（像任何其他电厂）。

　　那么，这种电弧反应器的圆环（甜甜圈）的形状告诉我们什么？这意味着有带电粒子移动了一圈，包含在由磁场。高能粒子通常具有高能量，因为他们移动速度非常快，而且磁场可以进行曲线带电粒子的运动。弯曲粒子的运动成一个圆圈让他们在一个地方足够长的时间，让他们碰撞。

　　你可能会注意到，目前的核聚变反应堆的设计有很多关于圆环的外磁体线圈，虽然等离子体约束是热核聚变的一个最大的挑战，但电弧反应器使得它具有可操作性。由此我们可以得出结论，在全面电弧反应器的关键技术是一种包含在一个自我维持的环反应。这种推理的证据是通过在史塔克工业的电弧反应堆蓝图绘制的环形磁力线。

　　资料来源：Image - Iron Man 2

　　上图是钢铁侠2里的微电弧反应堆设计，我们可以看到一个明显关键点：对于一个涡轮机或任何一个传统的热反应堆来说，它没有冷却循环系统。这意味着微电弧反应堆直接产生电能，而不是产生热量后转换。通过观察贾维斯我们发现，在托尼的胸部以兆瓦为规模的反应器，不运行了他还是活着的。因此它不能成为一个热核聚变反应堆，或传统的热裂变反应堆。回到绘图板！

　　现在我们知道了关于微电弧反应堆的几个特点：

　　含有钯核心；

　　钯是通过中子损坏，所以具体的同位素是重要；

　　有电磁线圈的圆环；

　　发出蓝白色的光；

　　可以在山洞里用中等复杂工具建造出来；

　　不需要太多特殊材料，材料可以从拆除的常规武器中获得；

　　低功率运行的时候，意味着它必须有消耗的电荷或燃料。

　　值得注意的是，微电弧反应堆甚至可以直接作为攻击武器使用：

　　资料来源：Technology： What is the theory/concept behind the “Miniature Arc Reactor” built by Tony Stark？

　　因此我们可以做出大概总结：电子向外突出的内芯，和伽马射线项目向内从外圈。因为这个电子/光子逆流产生的电子（相对于质子）在芯部的逆差，大规模的静电势以钯芯吸低能电子形式从战衣的设计口流出。从朝向该装置的轮辋上的芯电子元件上产生喷射能产生巨大的电压和电流。

　　下面是完整的启动过程：

　　1，使用外部电源，钯103由电弧离子化，并在外圈加速到很高的速度。也可能有一些外部供电伽马射线生产，以启动内芯。

　　2，PD- 107中的内芯开始发射高能量电子，因为它衰减到的Ag- 107 。电子逸出的核心和由磁场引导到外环。缺电子的产生具有净正电荷的核心，因而会减慢再发射（防止失控衰减），直到电子可以从外部补充。

　　3，在外环中，高能量的自由电子碰撞的高能的Pd-103+离子。这会导致瞬间俘获电子和伽玛射线辐射。伽玛射线被向内偏转朝向芯，从而进一步催化电子发射，并产生自发反应。注意，该反应虽然是自发的，但很慢，而在反应器处于闲置状态。

　　4，从内芯的外芯的电子流产生的电势差。当电路是通过西服的电气负载引起的，外圈具有过量电子的和内芯具有电子的短缺，产生电流。

　　5，电流通过一个外部负载，从而减轻了静电荷的积累，减缓了最开始反应。因此可以通过更节省电能的战衣引流，减慢反应器产生的放射性衰变，而更大的能量引流就调制更快的反应催化就可以。这样，输出功率自动根据需求节流。

　　6，钯转换成Rh-103和Ag-107，并在反应器电力耗尽时，钯被完全消耗掉。

　　微电弧反应堆的概念：

　　上面的概念相较于之前史塔克工业的蓝图俯视图，现在来看看剖视图。

　　现在我们仍然无法界定第二代弧反应堆，但据推测它取代了钯同位素与一个假想的元素，它也经历伽玛射线介导的β衰变，但在一个较低的毒性和较高的输出方式。

　　其他几个方面的证据也支持这种类型的核衰变/电子通量反应即机制电弧反应器。首先，我们可以看看钢铁侠2里反应堆的光芒：

　　资料来源：Iron Man Arc Reactor

　　这种淡蓝色的光这可能是由电离电弧引起的，但我认为切伦科夫辐射是一个更好的解释。这是当一个高能粒子（如电子）的速度进入介质（如水或空气）比光在该介质中的速度快，就会发生一个特殊类型的光发射。电弧反应器内的高能电子通量将是一个自然的选择，以产生这样的效果。下面是一个实际的核反应堆产生切伦科夫辐射的图片：