在可预见的未来，核聚变推进技术有潜力彻底改变太空旅行的速度和效率，为人类探索宇宙的深空带来革命性的进展。英国的航空航天先锋Pulsar Fusion正在着手开发一种创新的核聚变火箭发动机，该技术有望利用与驱动太阳相同的原理来推进太空探索。

Pulsar Fusion

Pulsar Fusion由理查德·迪南（Richard Dinan）在2011年创立，目前该公司为航空航天和国防部门提供化学和电力推进系统，尤其是核聚变火箭发动机，旨在利用核聚变技术作为推进力，在速度和燃料使用方面引发一场革命。

产品研发三阶段

阶段一：电推进 (Electronic Propulsion)

• Hal Effect Thruster Propulsion Engines

Hal Effect Thruster Propulsion Engines（

HETs）通过喷射出中性的等离子体来产生推力。这种推进器具有高比冲的特性，这不仅提高了航天器的经济效益，还提升了其数据收集的价值。它们特别适合用于小型航天器，有助于进行精密的姿态调整、精确的机动操作，以及延长航天器在轨道上的使用寿命。Pulsar公司生产的霍尔效应推进器通过高效的拖曳力补偿，进一步延长了卫星的轨道寿命，减少了发射的需求，并且通过了英国政府设施的测试，确保了其符合行业标准。

• Modular Precision

坚固耐用的HET系统，使用寿命长，经久耐用。。轻量级组件，实现高效的航天器集成。

模块化接口，可最大限度地降低非经常性工程成本。该系统具有插入式变量，可提供一块系列性能指标。

拥有一个设计精良、功能强大的电力处理单元（PPU），它能够提供精确的控制指令和遥测数据。这款PPU系统旨在与您的航天器上的计算机系统完美对接，确保整个系统的高效运行和数据的顺畅传输。

采用了交叉带连接技术，这可以显著提升在高温和低温两种工作状态下的性能。此外，该系统还能够主动管理HETs推进器的串行连接，确保推进器组的高效协同工作。

阶段二：火箭推进 (Rocket Propulsion)-低轨道运行

• HYBRID HDPE ENGINE

Pulsar Fusion的混合火箭发动机是一个雄心勃勃的计划的一部分，该计划还包括开发用于高速推进的核聚变技术。

Pulsar Fusion的火箭使用一种由高密度聚乙烯（HDPE）和氧化亚氮氧化剂组成的混合燃料。高密度聚乙烯（HDPE）是一种可以从回收塑料废料中获取的材料，而氧化剂氧化亚氮是一种在医疗行业广泛使用的麻醉气体，这使得Pulsar Fusion的技术不仅环保，而且提高了操作的安全性。

Pulsar Fusion的混合火箭发动机由液体氧化剂驱动，液体氧化剂从自加压或超压库存罐中通过管道和执行器系统送入内衬固体推进剂的燃烧室，然后用高温引燃火焰点燃。Pulsar Fusion已经在英国索尔兹伯里的国防部军事基地完成了其混合火箭发动机的首次静态测试。

混合火箭推进用于太空运输的几个特定领域。这些应用包括微型卫星（机动和轨道转移）、月球和行星着陆器、亚轨道和轨道旅游飞行器。

自 2021 年底以来，Pulsar 已三次测试其混合推进器系统。其中第一个是在英国MOD COTEC工厂进行的低压系统震荡测试，该团队在测试活动期间安全管理操作的能力以及系统安全运行的能力得到了证明。

随后在瑞士格施塔德机场进行了高压测试，该系统在全推力和恶劣的环境条件下成功进行了测试。

第三次测试活动在英国皇家空军韦斯科特的独立测试设施进行，以验证使用高保真传感器系统的性能。推进器系统完成了所有测试，没有故障或损坏。

• LIQUID HYDROGEN (LH2) ENGINE

应用：液氢因其分子量小和燃烧热高，被认为是效率最高的化学推进燃料。这使得使用氢作为燃料的火箭发动机在发射和太空运输任务中能够携带更多的有效载荷。

虽然全球的航天大国偶尔也会在他们的航天器中使用液氢，但成本和操作复杂性的问题限制了它的应用，通常只用于火箭的上级阶段。然而，随着对清洁、高效推进系统需求的不断增加，液氢的应用前景正在扩大。

液氢的应用范围正在拓宽，包括作为第二级火箭的推进剂，用于小型发射器的上级阶段（这些发射器目前使用的是非低温推进剂），以及在太空运输、月球门户补给甚至小行星采矿等领域。

随着卫星发射服务需求的激增，推进器制造商正在加快步伐，推出新型发射器。2019年，有报道称共有七种新型发射器被推出，这是自1999年以来单年推出的最高记录。

产品描述：

Pulsar公司开发的液氢火箭发动机和液氧推进剂，以其卓越的性能和对全球航天产业发展的支持能力，以及其碳中和的环保特性，使其在液体火箭发动机领域独树一帜。尽管液氢在处理上比甲烷或液氧等其他低温推进剂更具挑战性，但它为Pulsar公司的发展愿景带来了许多独特的优势。

Pulsar的氢发动机为不同规模的发射服务提供商提供了广阔的市场前景：在英国，已经存在对上阶段氢发动机的需求，Pulsar公司计划在首年向客户供应六台发动机。

氢火箭发动机有望为未来的太空运输任务，如前往月球和火星的探索，提供重要价值，并为处理液氢这一最有潜力的推进剂积累宝贵经验，这在Pulsar公司的聚变驱动发展蓝图中占有举足轻重的地位。

在英国，拥有液氢实际操作经验的机构并不多见。随着航空业在未来十年内开始脱碳进程，液氢动力飞机的开发将成为其中的关键部分。

时间线：Pulsar 目前正在其 Bletchley 工厂生产第一批 LH2 发动机，并已于 2023 年第二季度在苏格兰获得一个测试场地，用于演示其 15 kN 静态发射器，随后在第四季度在瑞士的站点进行 VTOL 演示。

进给系统设计已经完成，第一批 Pulsar LH2 火箭舱将于 2023 年第一季度进行演示。

阶段三：聚变推进 (Fusion Propulsion)

• Direct fusion drive

应用：

直接聚变驱动（DFD）是一种紧凑的核聚变引擎，能够为太空船提供推力和电力。这项创新技术为在较短的时间内，以高有效载荷对推进剂质量比，探索太阳系提供了全新的可能性。

DFD引擎特别适合执行长期太空任务。它有一个低推力版本，其推进剂质量比接近1:1，这一效率是其他引擎所无法比拟的。

DFD引擎旨在为星际航天器同时提供推力和电力：作为一个长期自给自足的加速源，DFD引擎拥有自我维持的燃料供应。模拟计算显示，这项技术理论上可以将大约1000公斤（2200磅）的航天器在4年内推进到冥王星。

由于DFD引擎能够在提供推进力的同时，也提供电力，它还可以在到达目的地时为有效载荷提供高达2兆瓦的电力。设计者们相信，这项技术将彻底改变行星探测任务的科学能力，极大地扩展其科研潜力。

产品说明：

直接聚变驱动是一种革命性的稳态聚变推进概念，基于紧凑型聚变反应堆。它将提供MW单位量级的功率，提供10-101N量级的推力，比冲在10,000-15,000秒之间，并为空间系统提供辅助动力。

时间线：

Pulsar Fusion目前致力于建造其最初的原型静态聚变火箭发动机。在 2021 年完成对加热技术的最新 （SoA） 评估后，专家小组进行了进一步分析，最终就系统的初始设计点做出了明智的决定。

Pulsar现在已经进入了第三阶段，即初始测试单元的制造。静态测试将于 2024 年开始，随后于 2027 年进行该技术的在轨演示 （IOD）。

面临挑战

然而，这一过程并非没有挑战。Pulsar Fusion的科研团队正致力于在聚变室内产生数亿度的高温等离子体，这将超过太阳的温度。公司首席财务官詹姆斯·兰伯特博士指出，如何在电磁场中有效控制和限制超热等离子体是一个技术难题，因为等离子体的行为极其复杂，类似于天气系统，难以用传统方法预测。

为了解决这一难题，Pulsar Fusion正在与普林斯顿卫星系统合作，从PFRC-2反应堆获取数据，将其通过超级计算机模拟，以更好地预测超热等离子体在电磁约束下的行为。兰伯特博士进一步解释说，磁流体动力学（MHD）和回旋动力学是实现核聚变反应的关键科学领域。这些领域的研究有助于我们理解和控制等离子体在极端条件下的行为。

未来展望

理查德·迪南表示：“你得问问自己，人类能做到核聚变吗？如果我们做不到，那么这一切都无关紧要。但如果我们能做到，我们肯定能做到，那么核聚变推进是完全不可避免的。这对人类的太空进化是不可抗拒的。”核聚变技术不仅缩短了行星之间的往返时间，还有望为地球上的生命提供几乎无限的清洁能源。

尽管面临诸多挑战，Pulsar Fusion公司正朝着实现核聚变推进技术的商业化和实际应用迈进，这将为人类未来的太空探索和能源使用带来深远的影响。

参考链接：

• https://pulsarfusion.com/rocket-engines/#hybrid-engine
• https://power.in-en.com/html/power-2432733.shtml
• https://mp.weixin.qq.com/s/oPoKUZY4EaGO9RKWqG7UxQ
• https://new.qq.com/rain/a/20230714A03MF900