“人造太阳” 有希望成真

发布时间：2023-05-29 10:29:21 所属栏目：动态来源：

导读：中国“人造太阳”项目所在的聚变堆主机关键系统综合研究设施园区。

科幻小说《三体》描述的未来世界里，人类造出了可控核聚变装置——反应炉中燃起的“微型太阳”，消耗少量的燃料

中国“人造太阳”项目所在的聚变堆主机关键系统综合研究设施园区。

科幻小说《三体》描述的未来世界里，人类造出了可控核聚变装置——反应炉中燃起的“微型太阳”，消耗少量的燃料就能释放出巨大的热量用于发电，这种装置被称为“人造太阳”。现实中，科学家们也一直在为构建安全、清洁、高效、可持续的“人造太阳”而努力。哈工大（深圳）空间科学与应用技术研究院冯学尚教授与袁丁副教授面向“太阳日冕加热问题”，利用全球最大口径的太阳望远镜和高性能计算机模拟手段，提出了太阳等离子体加热的革新性物理机制。该成果有望推动“人造太阳”相关科研再上新台阶。

近日，该成果以《强磁化太阳黑子中的横模震荡与能量源》为题发表在《自然·天文学》上，袁丁副教授为第一作者兼通讯作者，硕士研究生付立博为第二作者，冯学尚教授和博士后Blazej Kuzma为合作作者。

太阳的能量均来自于太阳内部的核聚变反应——能量由内向外传输，从太阳内核到太阳表面（光球层），温度从1600多万摄氏度降低到5000多摄氏度。按常理，日冕处于光球层之外，距离内核的热源更远，其温度应该更低。但日冕的实际温度却高达数百万摄氏度，比月球高出3-4个数量级，这就是困扰物理学界百年的难题——太阳日冕加热问题。该问题在2012年被《科学》选为当代天文学的八大未解之谜之一。寻找高频、高能、持续的磁流体波，是揭开这个谜题的关键。冯学尚与袁丁团队长期围绕该领域的核心科学开展前沿太阳物理学研究。

据了解，该研究最大的突破是首次探测到比日冕加热所需能量流强上万倍的全新能量源，并利用超级计算机模拟重现了该能量源的等离子体加热效应，开创了日冕加热的革新性领域。该研究具备解决日冕加热问题这一百年物理学难题的潜力，有望成为下一代4-8米口径太阳望远镜等大型国际科研设备的重点科学目标。

该研究探测到比日冕加热所需能量还要强的全新能量源，这不禁引起了人们的联想——“人造太阳”会否因此更加接近现实？基丁表示，该成果的确有助于推动“人造太阳”的相关科研。同时，等离子体加热是解释太阳风来源的重要步骤，而太阳风为星际旅行提供了重要的燃料。如果宇宙飞船的“太阳帆”能够捕获太阳风粒子，即氢元素等核聚变所需的燃料，实现燃料的自我供给，那么飞船能够探索的范围将覆盖整个太阳系，甚至更远。袁丁表示，该成果将相关科研的“进度条”往前推动了一步。

泰丁同时透露，团队将会继续聚焦日冕加热领域的科研。下一步，团队研究的焦点是太阳黑子的全新能量源是否普遍存在，将面向日冕加热的关键科学问题，结合世界4-8米口径大型太阳望远镜的科学目标，利用超级计算机开展高维度数值模拟，将该成果推广至其他强磁区域。再往前的目标则是将该理论应用到恒星黑子，利用先进的数学建模和天文设备探索恒星黑子的等离子体加热机制。

（编辑：汽车网）

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