第一千二百八十二章 ：一语惊醒梦中人 (第2/2页)
毕竟电推进的基本原理是推进剂被电离成离子，然后被静电场或电磁场加速喷出。
而对于给定的加速电压（即给定的能量）恒定的情况下，质量越大的粒子，获得的出口速度会相对较低，但它携带的动量更大。
也就是说在相同的质量流率下，使用质量大的原子意味着每次“喷射”带走的动量更多，从而能产生更高效的推力。
这就像是用机枪射击，发射一颗重子弹（氙离子）比发射一颗轻子弹（氦离子）的后坐力（推力）更大，对目标的冲击更强一样。
而从物理层面来说，氙气的高原子质量和低电离能的组合，在推力和能量效率上提供了最佳平衡。
再加上从工程层面它化学惰性和易于储存的特性，满足了航天任务对长寿命、高可靠性的绝对要求。
因此，对于追求极致性能和高可靠性的关键任务（如深空探测、大型通信卫星的南北位保），氙气是不二之选。
观测室中，徐川笑了笑，并没有解释这个问题，也没有解释问题的核心，而是开口询问了对方一个问题。
“非线性意味着系统的输出不与输入成正比，它无法用简单的线性方程描述，那么你知道它的来源有几个方面吗？”
听到这个问题，牧伟晔愣了一下。
不是问题太难，而是这个问题实在是太简单了。
简单到对于任何一个刚进入了电推进引擎和研究磁场的学者都能回答上来的地步。
迟疑了一下，虽然有些不确定对方的意思是真的在询问这个简单的问题，还是在考验什么其他的知识，但他还是按照问题的意思简要的回答了一遍。
“对于非线性特性来说，它的来源主要有介质属性的剧烈变化、磁流体动力学方程的内在非线性、边界层的移动与变形、辐射与能量损失四大来源。”
听到答案，徐川笑了笑，开口道：“还有吗？”
闻言，牧伟晔皱着眉头思索了一下，尝试性的回道：“电流体不稳定性和磁流体动力学不稳定性也会在一定程度上加剧非线性特性的不稳定性。”
点了点头，徐川笑着开口道：“你说的很对，这些的确都是造成非线性和不稳定的，脉冲电磁推进器中非线性的、不稳定的磁流体动力性问题会随着输出功率的提升而增高的主要原因。”
“但关于这些原因，其实可以简化成一句话。”
“它的根源，在于等离子体本身的性质以及它与电磁场的强烈耦合。”
说到这，徐川略微停顿了一下，目光看向面前的显示屏幕，落在了那些交织变化，错综复杂的曲线数据上，紧接着看向牧伟晔，开口说道。
“无论是你所说的介质属性的剧烈变化还是磁流体动力学方程的内在非线性难题，亦或者是边界层的移动与变形.”
“其本质都是等离子体在与电磁场的强烈耦合过程中产生的复杂物理现象而已。”
“它根植于等离子体物理的本质，表现为一系列复杂的相互作用和不稳定性模式，最终导致效率、寿命和可靠性的下降。”
“比如介质属性的剧烈变化，在脉冲开始时，工质可能是固态或中性气体，电阻近乎无穷大。”
“在击穿后，瞬间变为高温等离子体，电阻急剧下降，成为良导体。”
“这种从绝缘体到导体的相变过程本身就是高度非线性的，其电导率、温度、密度相互耦合，变化多个数量级。”
“那么在工质从不良导体转向良导体的过程中，会形成等离子体鞘层，进一步扰动脉冲电磁推进器中的磁场、磁流体、等离子体等等。”
“而磁流体动力学不稳定性则会存在电流片（如磁重联区域）的情况下发生，会导致电流片断裂成多个磁岛，破坏加速场的整体性，使能量从定向动能转化为无序的热能。”
“这会使得电流柱和磁场像一条绳子一样发生弯曲，弯曲处的磁场一侧变强一侧变弱，导致弯曲加剧，最终可能使等离子体柱接触到电极或壁面，造成短路和侵蚀等等。”
观测室中，听完徐川的解释后，牧伟晔的眉头皱得更深了，他思索了一会，开口说道。
“这是脉冲式电磁推进器的核心难题。”
“通常来说，这一问题的解决途径是结合高级数值模拟、精妙的实验诊断和创新的主动/被动控制技术来共同抑制磁场中的非线性、不稳定磁流体动力学问题。”
“比如高精度数值模拟、主动控制策略、利用具有特定电阻率的多孔电极，使磁场能更好地扩散到等离子体中等等手段我都尝试过了。”
“而且使用的是更容易均匀电离的工质氙气，如果氙气这种最容易扩散的工质都不行的话，我真的想不到还有什么其他的工质可以。”
站在屏幕前，徐川轻轻的笑了笑，开口道：“并不是说氙气不行，而是或许你可以考虑换个方向。”
“换个方向？”牧伟晔看了过来，脸上带着好奇的神色。
老实说，能够解决这个问题的方向他都尝试过了。
甚至为了能够更高精度的模拟数值计算，控制脉冲电磁推进器中的磁场、磁流体、等离子体，他还申请了量子超算中心来进行实时控制。
但结果并不是多么的理想。
徐川轻松了笑了笑，开口道：“其实方法很简单，你被禁锢在寻找如何控制脉冲电磁推进器中的磁场、磁流体、等离子体这些东西上太久了。”
“既然控制它们是一件做不到的事情，那么为什么不可以在工质进入环状脉冲电容器组前，就让它从气态变成等离子态呢？”