第282章 流浪行星（一）（1/1）
李水旺新一期视频：
我们从哪里获取能源，来完成建造行星轨道环、改造行星这类宏伟工程？我常会探讨一些无需革命性新型能源就能实现这些目标的方法，但也总会提到，如果掌握了核聚变技术，会带来多大的便利。不过，我之前从未深入讲解过细节。如今网上有很多讲解核聚变原理的视频，但很少有人真正探讨，一台实用的核聚变反应堆会对经济产生何等深远的影响。
核聚变的名声一直不太好，常被说成“永远还差20年才能实现的技术”。不少夸大其词的冷核聚变发明，更是让人们对此心存疑虑。奇怪的是，人们对核聚变的怀疑，甚至超过了对超光速旅行这类我们明确知道在科学上不可能实现的技术。我想说明的是，我们讨论的很多构想，没有核聚变也能实现。核聚变确实是颠覆性技术，但人类想要拓展到星际空间，并非绝对离不开它。我不想让大家觉得，要是没有这项酷炫的技术，一切希望都将破灭。
今天，我们暂且抛开质疑，也不深究核聚变的实现机制。目前有多种不同的反应堆设计方案，都从不同角度尝试实现核聚变，但还没有一种能真正投入使用。逐一详解这些设计，尤其是网上已有大量相关视频的情况下，似乎没什么意义。不过，我会快速介绍一种最古老、且确实可行的已知设计，以此打消部分质疑。在此之前，先概述核聚变是什么，以及它与核裂变的区别。
**核聚变**——恒星自身发光发热的能量来源——是将大量轻元素（比如氢，或是氢的主要同位素氘）高速撞击，融合成较重元素（比如氦；或是将氦融合成碳）的过程。这个过程会释放巨大能量。因为氘原子由1个中子、1个质子和1个电子构成，而碳原子由6个中子、6个质子和6个电子构成，6个氘原子的总质量，明显大于1个碳原子的质量。这些消失的质量转化为了其他物质——中微子和高能光子，而我们可以利用这些光子发电。核聚变将轻元素融合成重元素，并在此过程中释放能量，其释放的能量极其巨大，同等重量下，是汽油、煤炭或乙醇的数百万倍。
核裂变的原理则恰好相反：它将铀这类重元素分裂成较轻元素，同时释放能量。核聚变释放的能量比核裂变更多，而且宇宙中氢、氘、氦的储量，远超过铀，因此核聚变是更优质的能源。
但实现核聚变的难题在于，它需要极高的温度和压力，而在实验室中维持这种条件，消耗的能量往往远超最终产出的能量，还会损耗设备。这也是为什么冷核聚变一直备受关注，尽管它目前看来不太可能实现。这也解释了为什么氢弹能成功——因为它只需制造一次剧烈爆炸，无需在意反应堆是否会在过程中被炸成原子尘埃。
这就引出了一种人类已知的人造核聚变形式，也是最早实现的一种：氢弹，也就是聚变弹。这种装置，也催生了那句恼人的调侃：核聚变是“永远属于未来的技术”。人类从初步了解原子，到造出裂变弹、建成裂变发电厂，只用了一代人的时间；而广岛、长崎核爆后仅7年，我们就造出了氢弹。于是，有人过早地认为，核聚变也会以同样快的速度实现，但事实并非如此。几十年来，科学家不再断言核聚变很快就能实现，如今，他们又重新对此抱有期待。
核聚变并非板上钉钉的事，我也不会说它只差20年，但就我个人而言，我非常乐观，相信未来我们能攻克这个难题。说实话，我并不意外，20到30年后，我们就能拥有商用核聚变反应堆。
不过，我要说的不仅是理论上的聚变弹，还有一种我们一直以来都能实现的、实用的核聚变反应堆——我指的不是太阳。简单来说，你可以建造一座核聚变反应堆：挖一个一英里宽、隔热坚固的巨型地下掩体，注满水，顶部安装涡轮机。然后投入一枚聚变弹引爆，爆炸产生的热量加热水，生成蒸汽，驱动涡轮机发电。能量耗尽后，再投入一枚即可。这种方法一直都可行：每隔一小时，向几英里宽、加固过的球形水域中投放一枚数百万吨当量的核弹，产生的能量足以支撑整个工业化大陆的运转。
不过，这种方法实在算不上理想。即便不考虑昂贵的发射装置，氢弹的成本也不低；而这样的设施，会让胡佛水坝看起来像乐高积木搭建的玩具。但我把它提出来，是因为这是一种已知可行的核聚变发电方式。
现在，我们假设能造出更小型的核聚变反应堆，暂且不论实现方式，仅假设我们已经拥有了。这类反应堆主要分为两类，都符合我们的需求：**紧凑型大功率反应堆**和**大型低功率反应堆**。这并非取决于效率，而是看反应堆整体（含燃料）每千克重量能输出的功率。我们关注的关键临界点是：能否造出一台功率足够大、能将自身及部分有效载荷送入轨道的反应堆。
这就好比太阳能电池板：保守估算，大多数太阳能电池板每千克重量每年能产出约10亿焦耳能量，使用寿命可达10年，总计每千克能产出超过100亿焦耳能量。这个数值，是汽油或火箭燃料单位重量能量的数百倍，但这些能量需要在10年中缓慢释放，因此无法用太阳能电池板制造发射飞行器——太空飞行需要在几分钟内释放所有能量，而非10年。核裂变发电厂也是同理：即便铀的单位重量能量远超太阳能电池板和化石燃料，就算加上辐射屏蔽和发电设备的重量，能量密度依然很高，但核裂变发电厂无法从底部喷射蒸汽，将自身送入轨道。