
我们并非每天都能听到新的太空推进方法的消息。甚至很少听到真正看似半实用的方案。然而,TFINER 就是这样的方案。它是[James A. Bickford]提出的, 我们在[Paul Gilster]的《半人马座之梦》一书中找到了它的摘要。
TFINER 是薄膜核发动机火箭发动机的缩写,这玩意儿真是太有趣了。名字里有“火箭”这个词,所以你肯定知道它里面肯定有反作用质量,但这玩意儿看起来更像太阳帆。秘密在于,这“帆”其实就是火箭:顾名思义,它承载着一层核材料薄膜,其衰变产物提供反作用质量。(在美国宇航局创新先进概念办公室 (NIAC) 的第一阶段研究中,反作用质量是钍-228 或镭-228 的 α 粒子。)α 粒子的速度非常快(这些同位素的速度约为 5%摄氏度),所以这玩意儿的 ISP 值非常惊人。(181万秒!)
图 3-1 来自 Bickford 的第一阶段报告,展示了基本思想。
现在你可能会想:“核衰变是各向同性的!帆会在两个方向上受到相同的推力,最终什么也去不了!”——如果帆是由钍或镭制成的,这的确没错。但事实并非如此;这种放射性同位素是一层9.5微米的薄膜,覆在35微米的铍背板上,可以吸收任何反向发射的α射线。9.5微米的厚度足够薄,以至于来自初始同位素及其衰变产物(别忘了,这条衰变链的大部分都是α射线——钍和镭总共有5个)的大部分α射线,大致垂直于表面照射,都能被吸收。
由于有效载荷位于帆后,需要一些屏蔽或相当长的护罩;参考设计要求400米长的电缆。放出或卷入电缆可以实现一定程度的推力矢量控制,但这玩意儿不会立即转向。
它也不会产生巨大的推力,但它产生的小推力是持续的,并且会随着时间的推移累积成巨大的速度增量。几年后,推力会衰减(钍-228的半衰期为1.91年,镭-228的半衰期为5.74年;无论哪种情况,衰变产物的寿命都太短,无关紧要),但[Bickford]的论文给出的两种情况下的终端/巡航速度均为约100公里/秒。
当然,这个速度不够快,无法方便地以光速的几分之一来测量,也许对于快速前往半人马座阿尔法星来说也不太理想,但对于到达太阳系的最远端来说,这个速度已经足够快了。无论如何,对于飞越来说:就像固体燃料火箭一样,一旦燃烧完毕,就结束了。这里实际上并没有提供停止的选项。该提案提到像奥陌陌这样的太阳系外彗星是潜在的飞越目标。此外,还有太阳引力透镜效应的焦点。幸运的是,这个焦点不是一个点,而是一条线,所以不用担心“一眨眼就错过”的快速飞越。你可以想象我们喜欢这两个想法。
NASA 肯定也参与其中,因为 NIAC 对这个概念非常感兴趣,并推进到了第二阶段研究。正如 Centauri Dreams 报道的那样,第二阶段研究将涉及一些实际硬件,尽管只是一个约 1 平方厘米的演示器,而不是任何可以飞行的东西。我们对此充满期待。未来的研究似乎还包括将 TFINER 概念与实际太阳帆相结合的想法,以便在奥伯特效应太阳俯冲中获得最大的速度增量。我们非常期待这个成果。
原文: https://hackaday.com/2025/09/04/tfiner-is-an-atompunk-solar-sail-lookalike/