第十八章 離子推動
18.離子推動
離子推動，或者叫等離子體推動，是一種極其先進的噴氣推動方式，它與常規噴氣推動不同的是，它噴出的是帶電的離子氣體，離子氣體依靠強電場加速後向后噴出，它的噴氣速度超過每秒四十千米，而常規噴氣推動噴出的是中性氣體，依靠氣體燃燒產生的熱能膨脹向後噴出，它的噴氣速度不會超過每秒四千米。
由於噴氣速度的巨大差異，所以相比於常規噴氣推動，離子推動顯示出巨大的優越性，同樣質量的燃料，它能產生至少十倍於常規噴氣推動產生的動量。
在所有物質中，氙氣是最容易等離子體化的，所以一般的離子推動均選用氙氣作為燃料，氙離子發動機的原理很簡單，就是氙氣離子化后，轉換成為帶正負電荷的離子，這兩種混雜在一起的離子經過分離、凈化，分別通過不同的電場加速後向后噴出，以使飛行器獲得改變速度的推力。
原理雖然簡單，實際設計出來卻難，目前為止，只有美國、日本兩國擁有實際應用的發動機，它被安裝在進行深空探測的星際飛行器上，用以推動飛行器變軌飛行。
不過，這種發動機目前也不是沒有問題，由於技術的限制，它噴氣速度雖高，噴出的氣體的質量卻尤其少，這致使它獲得的推力也非常小，只有幾牛頓，這直接導致它在近地空間由於地球引力的影響而無法用作動力飛行，到目前為止，還沒有哪一種導彈裝配的是這種離子發動機。
北華大學是超一流大學，擁有最先進的實驗和研究手段，在這裡，江偉如魚得水，沒日沒夜的泡在離子推動實驗室里，進行離子推進技術的基礎性研究，研究氣體的離子化、分離、凈化、電場加速、離子約束等問題。
他日復一日的在實驗室中辛勤的勞作著，他的研究終於有了很大的進展，在氣體的離子化率上、在大量混雜陰陽離子的分離上、在短距離加速強電場的產生上、在屏蔽離子通訊上，他都取得了很大的發現和進展。
他向施教授彙報著他的研究進展和發現，他說道：「在提高氙氣離子化率、大規模混雜陰陽離子的分離、凈化和強電場短距離強加速技術方面，我已經有所進展和發現，我想，我們不僅可以設計出小推力的離子發動機，這種所謂的小推力，其實也遠大於目前美日兩國已有的用於星際航行的氙離子發動機的推力，我們還可以設計出大推力的離子發動機，如果不考慮氙氣的離子化率問題，離子發動機的推力可以做得超大，較之美日目前已有的氙離子發動機，推力可以成百上千倍的增加。」
施教授問道：「小推力離子發動機，可以用于飛行器深空探測、星際飛行，如美日等國一樣，大推力離子發動機你打算用在哪兒？超大推力的你又打算用在哪兒？你這是發現走在了需求前面，這種情況通常很少見。」
江偉答道：「大推力離子發動機可以用於導彈推進上面，正如衝壓發動機可以使導彈達到三到四倍的音速，超燃發動機可以使導彈達到五到六倍的音速，大推力離子發動機可以使導彈達到七到八倍的音速，至於超大推力的離子發動機，則用於再入大氣層一類的大型彈道導彈上，它可以用這類導彈的收尾速度達到二十馬赫，遠高於目前的七八馬赫。」
施教授驚詫不已，問道：「小推力離子發動機自不必說，技術難度小，加以時日，它總會研製成功，但是大推力和超大推力離子發動機卻是第一次聽說，請詳述其難點。」
江偉說道：「大推力離子發動機的難點在於氣體的離子化上，現在目前的離子發動機，通常採用氙氣作為燃料，但是用於導彈的離子發動機，不能採用氙氣，要採用氮氣或者氧氣，因為大氣中這兩種氣體最多，導彈在飛行中，可以很方便的吸入，但是這兩種氣體的離子化難度遠大於氙氣，尤其是快速大量的離子化上，技術上還存在不小的難度；至於超大推力的離子發動機，它的技術難點在於大量陰陽離子的快速分離上，彈道導彈再入時，周圍的火光全是等離子體氣體，它可以方便的吸入，但是如此大量的等離子體氣體，如何快速的分離、凈化，卻是一個大難題。」
施教授寂然聆聽，待江偉說完，他問道：「你知其難點，想來已經找到解決難點的理論和辦法，你既然能在實驗室中找到解決問題的辦法，那麼你能否在實驗室外的工程實踐中實現這種技術？」
江偉說道：「在工程實踐中實現這種技術，我已有考慮，我想，難度雖大，卻只是個時間問題。」
施教授點頭，又問道：「在實驗室是否還有別的發現？」
江偉答道：「有的。」
施教授說道：「請講。」
江偉說道：「在等離子體屏蔽的物體中，通常認為電磁波是不能通過的，這就是返回式衛星的黑障階段，它外面包裹著一層火球，也就是一層熱的等離子體，這個時候衛星無法與外界進行無線電聯絡，只能等溫度降下來、這層熱的等離子體消失方可恢復通信。」
施教授問道：「你的發現呢？」
江偉說道：「我的發現是衛星之所以在這階段不能與外界通信，是因為這層熾熱的等離子體太過厚實，如果它薄一些、再薄一些，只有薄薄的一層，通過某些巧妙的傳送技術和精巧的檢測技術，某些高頻段的無線電還是能通過的，損耗也不會太大。」
施教授凝神傾聽，問道：「如何使得這層熾熱的等離子體氣體變薄？巧妙的傳送技術和精巧的檢測技術是否已經在實驗室中實現？」
江偉答道：「可以通過超大推力離子發動機的吸氣使得這層等離子體變薄，在這個吸氣過程中，離子發動機還獲得了超大推力推進所必需的燃料，這是一舉兩得的事情，至於在薄離子層屏蔽下的無線電傳送技術和檢測技術，在實驗室中已經實現。」
施教授問道：「那這是不是意味著再入大氣層式的彈道導彈可以超高速打擊移動目標？因為黑障狀態時它可以開啟雷達搜索目標。」
江偉說道：「我想是這樣的，它不用等到低速飛行時等離子體消失再瞄準目標，同時，對這種導彈的反導攔截將會變得異常困難，因為在黑障情況下它的雷達同樣會起作用，它不是蒙眼盲飛。」
談完技術上的進展和發現，施教授問道：「你博士畢業還有大半年的時間，這大半年內你想做點什麼？」
江偉說道：「我想深入考慮這些技術的工程化方面的問題，爭取早日將工程化上的障礙排除殆盡。」
施教授點頭，說道：「很好，你按照你的想法進行吧，只是恐怕要麻煩你一下，博士論文你寫兩份吧，一份是公開的關於星際飛行的小推力離子發動機方面的，另外一份是秘密的，就是關於大推力、超大推力離子發動機方面的，這份秘密的論文，用作飛天集團的技術儲備，你知道，我和王教授都是飛天集團最高科技院的成員。」
江偉說道：「好。」
施教授囑咐道：「我現在雖然不是飛天系的主任了，但是如果學校的實驗室不能滿足你的實驗要求，你跟我說，我會聯繫飛天集團，儘力給你找到符合你要求的實驗條件。」
江偉說道：「好，謝謝老師。」
談完問題，施教授轉身欲走，他終究心中還有放心不下的事情，他又轉身問道：「江偉同學，你畢業后打算去哪兒？去美國嗎？」
江偉微感詫異，說道：「我不去美國，沒有這方面的打算，我想畢業后在國內參加工作。」
施教授點頭，說道：「很好，你時刻要記得一點，科技無國界，但是科學家是有國界的，以後你從事火箭方面的工作便罷，如果是從事導彈方面的工作，不要去美國，不要幫著美國人打中國人，你要時刻記得你是中國人。」
說完，施教授轉身走了，只留下身後一臉茫然的江偉。