美国正在开发的一种核聚变太空引擎可能屌炸天了，4个月就能到火星打个来回，3个月抵达柯伊伯带，半年冲出星际空间，3年摸到奥尔特云内缘，117年登陆比邻星，三体人可能要哭晕在厕所了，自己的无敌舰队400年才能到达地球，这还在半路上老巢反而被地球人给端了。你是不是觉得难以想象，刚开始我也觉得不可思议，不过看了资料和详细介绍后，我的感觉开始有点动摇了。

这家公司名叫Helicity Space，可以翻译成螺旋度太空，简单一些，我们就叫它螺旋太空好了。螺旋太空2018年由一位银行家，一位波音-洛克迪恩公司前高管，和一位等离子体物理学家创立，据称是找到了一种约束等离子体的独特方法，可以实现核聚变并直接产生推力。是不是觉得很牛掰，高大上？别急，跟着我们就来详细地扒一下。

经常看我节目的朋友应该知道，可控核聚变的关键就是等离子体的约束，而方法呢，你熟悉的不外乎两种，磁约束，托卡马克用的，惯性约束，国家点火装置用的，这两种研究了几十年，实现核聚变发电仍然不知猴年马月。

螺旋太空约束等离子体的方法，简单来说，就是磁惯性约束，把磁约束和惯性约束结合起来，在他们的网站上是这样写的：螺旋太空专注于新型的磁惯性聚变方法，侧重于自组织的泰勒弛豫和磁重联物理学，并结合了蠕动磁压缩方案。与传统的磁约束或惯性约束（激光）相比，这种约束、加热和压缩等离子体的独特方法更加紧凑，可扩展性更强。

是不是云里雾里，不知所云？这个我稍后再详细解释。后面他们接着说，这种方法有两大优势。一是这种技术提供了一个额外的运行参数，即等离子体源的数量，用于扩展劳森判据。二是这种技术在自供能反应堆运行之前，就能在低净增益下产生推力。

这两条是什么意思呢？第一条的大意就是说，通过增加等离子体枪的数量，这种技术可以更好地满足劳森判据，从而提高聚变反应的效率。劳森判据就是核聚变三重积，即要实现可控核聚变，等离子体密度、温度和约束时间的乘积，必须达到一个特定的数值，大约是3x10^21千电子伏特·秒/立方米。

第二条是说，就像汽车发动机中的气缸一样，这种技术可以进行早期测试，因为只要产生净能量收益就能产生推力，所以可以先在太空中实际应用。

所以你看，核聚变效率大大提升，然后不需要Q值大于20、30去发电，超过1就能直接产生推力，所以没必要等地面做成核聚变发电了，才开始研发太空引擎，他们现在就已经迫不及待了。

所谓磁惯性约束（MIF），顾名思义，就是磁约束和惯性约束结合，通过磁场预先加热和磁化核燃料，再利用惯性来压缩，从而实现核聚变反应。理论上它结合了两者的优点，可以在更紧凑的装置上实现更高的能量增益。

实际磁惯性约束并不是新概念，最早可以追溯到1970年代的苏联库尔恰托夫原子能研究所，后来美国洛斯阿拉莫斯国家实验室和罗彻斯特大学等机构的持续研究，让美国在这一领域冲到了领先地位，并在桑迪亚国家实验室的Z机器上，测试了磁化衬里惯性聚变（MagLIF），获得了有希望的结果。

所以螺旋太空的磁惯性约束并不是空穴来风，而是有着坚实的理论基础，我看了他们的一些资料，简单归纳一下，他们开发的核聚变太空引擎有三个关键。

第一个是等离子体枪

等离子体枪是将核燃料电离喷射出来的设备，这些等离子体会自发进入泰勒态，即保持磁通量守恒的最小能量状态，形成双螺旋的稳定等离子体流，在他们的Mochi设备新型脉冲功率等离子体实验中，这种非常稳定的等离子体流大约长1米，持续了数十微秒到100微秒。

第二个关键是磁重联预热

多个等离子体枪射出的喷流，进入一个逐渐压缩的磁场，在磁重联效应下破裂重组，消散的磁场会转化为动能、热能和高速粒子，速度极快而且非常高效。太阳爆发的耀斑和日冕物质抛射，就是磁重联作用的结果。

第三个关键是蠕动磁压缩

等离子体流经过磁重联预热加速后，喷射到逐渐缩小的磁性喷口附近，在那里被更强大的脉冲磁场压缩，密度和温度急剧提升，导致核聚变反应的发生，然后以非常高的速度喷射出去，推动飞船前进。

螺旋太空将等离子体枪比喻为汽车的气缸，每个引擎可以安装多个等离子体枪，就像汽车配备多个气缸，从而产生不同的功率。螺旋太空的核聚变引擎，根据等离子体枪的数量不同，分为小、中、大、超大号等多种规格，从几个等离子体枪到一两百个不等。

根据今年早些时候透露的进展，目前该公司可能已开发出了4个等离子体枪，开始组合成一个小型引擎进行测试。小型引擎因为加速很慢，可能不具备实用性，但可以尽快在太空测试，估计时间会在2026年。拥有21到29个等离子体枪的中型引擎，可以在1个月到50个月，将10吨到100吨载荷送到月球，消耗核燃料氘不超过10公斤。

而30个以上等离子体枪的大型和超大型引擎，最快可以在30天将150吨载荷送到火星，耗费170公斤燃料，即使加上其他时间，4个月也可以打一个来回了。

也可以把1米直径的太空望远镜，3年零8个月送到1000个天文单位处，而现在人类飞得最远的探测器旅行者1号，46年了，才飞到160个天文单位处，离地球240亿公里。

然后是氦-3作燃料的超大号核聚变引擎，可以在117年到达最近的恒星系比邻星，三体人只能黯然哭泣，成为宇宙中又一个文明废墟了。

其他令人振奋的任务还有，3-6个月到达柯伊伯带，6-8个月到达日球层顶，2.8年抵达奥尔特云内缘等，看起来这种引擎将大大增强人类探索太阳系的能力，将人类文明的种子很快播撒到行星际空间。

当然，这里说的都是核聚变引擎本身，它的电力供应可以来自太阳能、核反应堆或激光等，而它本身也不能从地球上发射，所以需要猎鹰重型火箭或未来的星舰先发射到近地轨道。但一旦到了那里，就是它大显身手的时候了，等离子体枪越多的引擎，加速的时间越短，从而可以在很短的时间内，到达遥远的太阳系深空。

事实上螺旋太空（Helicity）并不孤单，朋友们还记得我介绍过的Helion公司吗？就是前段时间那个立下军令状，要在2028年向微软提供核聚变电的公司，他们使用的就是类似的磁惯性约束技术，公司名的前缀Heli就已经说明了。他们也是把等离子体在磁场中压缩，高速射向中间的反应室，发生聚变后等离子体磁场，在线圈中向电容器反向充电，从而产生电力并输送到电网中，把烧水都省了。

然后还有俄罗斯、法国和中国据说也在研究，具体就不多说了，好吧，其实我也不知道，只是看到了几篇论文，来自四川绵阳的一个研究所。

不过我搜索后又发现了上海科技大学的一个公开项目，叫“磁-惯性约束聚变能源系统关键物理技术“，是中国“十四五”重大科技基础设施项目，要在五年内开展磁惯性约束的关键技术和核心部件研发，包括先进等离子体枪研发和等离子体射流汇聚等若干设施平台，解决磁惯性约束聚变的关键核心物理问题和工程技术问题。

2023年9月26日，这个项目已完成地下室主体结构施工，正式进入地上主体结构施工阶段。

螺旋太空的核聚变引擎计划在2032年进入太空，并逐步开始商业飞行，你觉得这个时间靠谱吗？欢迎在评论区留言讨论，谢谢。