长征九号 等离子体火箭，充电就能轻松去火星( 二 )
什么是磁重联呢？其实，磁重联是太阳上一个非常重要的快速释放磁能的过程，太阳爆发事件几乎都和磁重联有关，例如耀斑、日冕物质抛射、喷流等。而且不仅是太阳上，在地球大气层和托卡马克核聚变反应堆内也能看到磁重联现象。
在磁重联过程中，多组方向相反的磁力线相互靠近，并重新连接形成新磁力线。等离子体火箭利用磁场变化带动磁力线连接和断开，将磁能转化为等离子体的动能、热能和粒子加速度。 
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磁重联过程中，磁力线断开并重新连接。|维基百科
但磁重联过程需要有足够大的电能支撑，等离子体火箭需要的电能近数百千瓦。这么大的电能从哪里来？选择何种供电方式才能满足需求呢？
巨大电能从哪儿来？核能？太阳？
1）核反应堆供电
目前认为，最好的动力来源是核反应堆，因此我们可以设想，等离子体火箭最终将是一个核电火箭发动机。用核裂变反应堆为等离子体火箭提供电力，能轻松将人们带到火星。
就目前情况而言，等离子发动机的推力仍旧比不上传统火箭，很难将有效载荷从地球带到近地轨道。不过到了近地轨道，等离子发动机的优势就能显现：如果能够将动力升至200千瓦，将足够提供大约0.45千克的推力——相比火箭的重量，这听起来轻如羽毛，但在太空中，0.45千克的推力可以驱动2吨重的货物。 
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等离子体火箭需要巨大的电能。图中为利用核反应堆供能的等离子体火箭。|维基百科
2）太阳能电池板供电
将火箭供电装置改成太阳能电池板，可以把太阳能转化为电能。问题是，电池板的效率不够高，如果向深空继续进发或者运载更大重量，就需要增加太阳能利用效率。
研究发现，大型且可控的太阳能电池阵列可以提供高达1千千瓦的功率。但过大的电池阵对航天器的构型、轨道保持和姿态控制设计等会带来巨大挑战。
目前国际空间站的太阳能电池也只能提供百千瓦级的电功率，而且这一结果是在地日距离下，太阳能在火星以外的区域将大幅衰减。
另外，很多科学家也在研究太阳能供电的宇宙飞船——太阳帆，期待未来有一天能使用太阳帆探索太空。 
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提供上百千瓦电力的国际空间站。|来自网络
与太阳能电池相比，空间核反应堆电源的优点在于它是自主电源，不依赖阳光，且储能极高；适用功率范围广，可以覆盖千瓦甚至兆瓦以上功率输出。缺点则是，从安全和技术角度考虑，核反应堆供电的技术要求很高，工程成本相对较大，工期长。
目前核电可以有效满足航天任务日益增长的能源需求。随着空间技术的发展，大功率卫星、深空探测等都需要大功率长久耐用的供电方式。相比之下，太阳能电池供电还有很长的路要走。 
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太空中的等离子体火箭。|AdAstraRocketCompany
记得小时候，乘坐普速火车从北京去上海需要数十个小时，现在具有更高性能的高铁仅用4个多小时就可以。
同理，摆脱传统能源依赖，改为靠电能推动的“电火箭”，不仅推动自己更快地奔向火星，还推动了世界航天科技的发展。
相信我们终有一天会克服技术瓶颈，研发出更高性能的“电火箭”，更加方便快捷地奔赴太空旅行，去探索太空深处不为人知的奥秘。
参考资料
VASIMR Human Mission to Mars， Franklin R。 Chang Diaz， et al。 http://www.adastrarocket.com/Andrew-SPESIF-2011.pdf
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