當(dāng)今，人類主要使用的能源是化石燃料，這些化石燃料是地球與太陽經(jīng)過上億年反應(yīng)而成的，但隨著人類的不斷發(fā)展，燃料消耗的速度也在不斷加快。

據(jù)專家預(yù)測，現(xiàn)存的化石燃料僅夠人類再使用兩百年，而這些化石燃料又是不可再生的。那么當(dāng)燃料耗盡，我們不再擁有煤炭和石油的時候，就要走向滅亡嗎？

國際新能源研究的主要方向給出了答案——“人造太陽”，它能讓我們在不久的將來擁有取之不盡用之不竭的能源。

不是太陽，勝似太陽

人造太陽并不是在天上再制造一個太陽，而是一種受控?zé)岷司圩兎磻?yīng)堆，之所以把它叫做人造太陽，是因為能量產(chǎn)生的原理與太陽相同，都屬于氫元素核聚變。

但不同于原子彈與目前核電站內(nèi)的鈾和钚，人造太陽核聚變過程中的“核”指的是質(zhì)量較小的原子，主要是氫元素，以及它的三種同位素，氕氘氚（pie dao chu）。

在物理學(xué)中，原子核由不帶電的中子和帶正電的質(zhì)子組成，因為兩個原子核都帶正電，所以會互相排斥，但當(dāng)原子核靠近達(dá)到一定距離時，強核力就會在兩個原子核之間產(chǎn)生，當(dāng)強力壓倒電磁力后，原子核彼此就會發(fā)生碰撞結(jié)合，兩個較輕的核會變成一個較重的核，在此過程中產(chǎn)生的質(zhì)量虧損，就是核聚變能量的來源。

但可控核聚變并不容易

目前的氫彈雖然屬于核聚變，但它的能量釋放過程太短，無法轉(zhuǎn)化為電能，當(dāng)前國際研究的可控核聚變實現(xiàn)方式主要有兩種：磁約束核聚變和激光約束（慣性約束）核聚變。

上面我們講到，要使強核力壓過電磁力并觸發(fā)核聚變，就必須有超高溫或超高壓，例如太陽的中心溫度達(dá)1500萬攝氏度，還有因質(zhì)量巨大而產(chǎn)生的向內(nèi)坍縮的超高壓力，約達(dá)到3000億個標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，但這樣的壓力只有在恒星內(nèi)部才能實現(xiàn)，在地球上根本無法制造出這么高的壓力環(huán)境。

于是壓力不夠溫度來湊，目前的我國的托卡馬克裝置內(nèi)溫度達(dá)到了1億攝氏度，并且能將1億攝氏度的聚變環(huán)境維持超過100秒，美中不足的是這100秒內(nèi)輸入的能量小于輸出的能量，因此并不能用來發(fā)電。

什么是托卡馬克裝置內(nèi)？

20世紀(jì)50年代，蘇聯(lián)科學(xué)家率先提出托卡馬克的概念（TOKAMAK）的概念，在俄語中，托卡馬克是由環(huán)形，真空，磁，線圈，幾個詞組成的。即依靠等離子體電流和環(huán)形線圈產(chǎn)生的強磁上，將超高溫的聚變物質(zhì)約束在環(huán)形容器內(nèi)。

1954年，蘇聯(lián)建成了第一個用于可控核聚變研究的托卡馬克裝置內(nèi)，上世紀(jì)90年代，我國還用生活物資跟蘇聯(lián)換了一個T-7半超導(dǎo)托卡馬克裝置，到1994年的時候，合肥中科大科學(xué)島上出現(xiàn)了我國自行建造的托卡馬克裝置，這標(biāo)志著我國成為繼俄、法、日之后第四個獨立建造超導(dǎo)托卡馬克裝置的國家。

2020年12月4日，我國新一代人造太陽的托卡馬克裝置——中國環(huán)流器二號M裝置在成都建成并首次實現(xiàn)放電。

人造太陽的終極意義

在全球加緊研究步伐的趨勢下，可控核聚變永遠(yuǎn)只剩50年的魔咒大概率會被打破，現(xiàn)在已經(jīng)有很多物理學(xué)家斷言，2050年左右人類就能掌握可控核聚變技術(shù)，隨之而來的就是從海洋中大批量提取聚變?nèi)剂?，最后可控核聚變反?yīng)堆產(chǎn)生的電能，將讓電變得和空氣一樣無處不在，取之不盡用之不竭。

換句話說，可控核聚變就意味著無限能量，到時以可控核聚變?yōu)槟芰縼碓吹娘w船，速度也將達(dá)到光速的百分之一甚至十分之一，也就是每秒3000公里到30000萬公里，這個速度足以讓人類文明擴張到整個太陽系，而木星作為太陽系內(nèi)質(zhì)量和體積最大，同時也是氫元素最多的行星，將成為人類文明最大的能源基地。

在可以預(yù)見的未來，從地球出發(fā)前往木星的飛船，將以木星為跳板航向星空深處，甚至是太陽系之外。