【菜科解读】

随着人类社会的不断发展，我们对化石燃料的消耗速度越来越快。

然而，这些化石燃料是地球与太阳经过漫长岁月反应形成的，据专家预测，现存的化石燃料仅够人类再使用两百年。

当这些燃料耗尽时，我们是否注定走向灭亡？答案是否定的。

国际新能源研究的主要方向指向了一种被称为 人工太阳 的科技创新，这将使我们在不久的将来拥有取之不尽、用之不竭的能源。

一、 人工太阳

人工太阳 并不是在天空制造一个新的太阳，而是一种受控的热核聚变反应堆。

它之所以被称为 人工太阳 ，是因为能量产生的原理与太阳相似，都是通过氢元素的核聚变实现的。

与目前的核电站使用的铀和钚不同， 人工太阳 的核聚变过程涉及到质量较小的原子，主要是氢元素及其三种同位素：氕、氘和氚。

二、核聚变能量

根据物理学原理，原子核由不带电的中子和带正电的质子组成。

由于两个带正电的原子核会相互排斥，当原子核靠近到一定距离时，强核力将在两个原子核之间产生作用。

当强核力压倒电磁力后，原子核会发生碰撞并结合在一起，两个较轻的核会变成一个较重的核。

在这个过程中，质量的损失将转化为核聚变能量。

三、实现可控核聚变并非易事

目前的氢弹虽然属于核聚变，但其能量释放过程过于短暂，无法转化为电能。

国际上对可控核聚变的研究主要有两种方式：磁约束核聚变和激光约束核聚变。

如前所述，要实现强核力压过电磁力并触发核聚变，需要超高温度或超高压力。

例如，太阳的中心温度达到了1500万摄氏度，同时还有由于质量巨大而产生的向内坍缩的超高压力，约为3000亿个标准大气压。

然而，这样的压力只能在恒星内部实现，在地球上无法制造出如此高的压力环境。

因此，我们通过提高温度来弥补不足。

目前，我国的托卡马克装置内温度已经达到了1亿摄氏度，并且能够维持1亿摄氏度的聚变环境超过100秒。

然而，令人遗憾的是，在这100秒内输入的能量仍然小于输出的能量，因此无法用于发电。

四、什么是托卡马克装置

上世纪50年代，苏联科学家首先提出了托卡马克（TOKAMAK）的概念，这个词由环形（TOROIDAL）、真空（VACUUM）、磁场（MAGNETIC）和线圈（COIL）几个词组成。

托卡马克是一种利用磁约束来控制高温等离子体的装置，是可控核聚变研究的主要设备之一。

它由一个环形的真空室和一系列螺旋状线圈组成，通过在等离子体周围创建强大的磁场，将等离子体约束在中心区域，防止其接触到容器壁而损失能量。

现代托卡马克实验设备，如中国的 东方之光 等，采用了先进的超导磁体技术，可以产生强大的磁场来约束等离子体。

通过在等离子体中注入氢同位素，如氘和氚，然后加热等离子体到非常高的温度，可以实现核聚变反应。

当等离子体达到足够高的温度和密度时，其中的氢同位素核会发生碰撞并结合在一起，释放出巨大的能量。

这种能量可以转化为热能，然后通过传热介质转化为电能，用于发电和供应能源。

然而，要实现可控核聚变并将其应用于能源生产，仍然存在许多技术和工程上的挑战。

其中之一是如何维持等离子体的稳定性，防止其与容器壁接触并损失能量。

还需要解决如何高效地加热等离子体、如何处理产生的高能中子辐射等问题。

尽管目前的可控核聚变技术仍处于实验研究阶段，但科学家们对于实现可控核聚变并将其应用于能源生产充满信心。

在不久的将来，人工太阳可能成为一种清洁、可持续和高效的能源解决方案，为人类提供源源不断的电力和热能，迈向一个更加环保和可持续的未来。

最后的豪赌：NASA将执行“大爆炸”计划，继续压榨高龄探测器

飞行中的旅行者探测器（艺术渲染图）。

NASA / JPL-Caltech 4月17日，NASA官方宣布，他们已经向旅行者1号发送指令，关闭了其搭载的“低能带电粒子（LECP）”实验装置。

LECP在过去49年中，一直负责监测探测器周围环境中的离子、电子和宇宙射线。

关闭这一装置实属无奈。

今年2月27日，旅行者1号进行了一次计划中的滚转机动，结果电力骤降。

旅行者1号和旅行者2号是两台“核动力”探测器——它们的电力来自“放射性同位素热电发电机（Radioisotope Thermoelectric Generator）”。

这种发电机能够利用放射性元素“钚”的衰变来获取电能。

发电机的设计功率约为470瓦，但在运行中，每年会损失约4瓦的电力。

现在，旅行者1号的10台科研装置中，仅有2台在运行；

而旅行者2号有3台在运行。

在这些设备的帮助下，科学家才有机会获知太阳系外太空环境的特点，以及太阳风和星际介质发生冲突的方式。

NASA称，关闭旅行者1号的 “低能带电粒子”实验装置，可以为旅行者1号续命约1年。

关闭设备延长探测器寿命是一种相对而言比较被动的举措。

事实上，为了进一步延长旅行者1号和旅行者2号的使用寿命，以获得更多珍贵的星际空间科学数据，NASA科学家正在计划一次被称为“大爆炸”的高风险操作，以进一步拓展这两台探测器剩余电力的使用空间。

所谓“大爆炸”计划，指的是一次性关闭一组探测器设备，并用更低功耗的设备或方式取而代之。

科学家想用这种方式，维持探测器起码的温度，以便能够继续收集科学数据。

目前，旅行者1号上仅有2台科研设备在运转，它们分别被用来探测磁场和等离子波。

如果一切如愿，科学家期望通过“大爆炸”计划，来获得足够多的电力，重启此次被关闭的“低能带电粒子（LECP）”实验装置。

事实上，此次科学家已决定让旅行者1号上一台功率仅为0.5瓦的小型电机继续运行，以待未来LECP“复活”之需。

“大爆炸”将于今年5月和6日，先在旅行者2号身上试验性地发生。

旅行者2号目前的电力供应稍好于旅行者1号，其和地球的距离也比旅行者1号稍近。

如果一切顺利，不早于今年7月，旅行者1号也会迎来它的“大爆炸”时刻。

但这就像为一位高龄老者动手术，风险极高，是一场豪赌。

旅行者1号现在距离地球约250亿千米，任何发往旅行者1号的指令都需要23个小时才能被它收到。

LECP实验装置的关闭过程本身需要3个多小时。

而由于环境极度寒冷，重启它将面临更大的挑战。

NASA的旅行者1号和旅行者2号是目前飞得最远的人类探测器。

两台探测器几乎一模一样（旅行者2号略有微调），且均为1977年发射，但2号比1号晚升空6个月。

现在这两台探测器均已飞出了日球层——亦即太阳风的势力范围，进入了所谓的星际空间——但要真正飞出太阳系，还任重而道远——它们还需要飞行上万年，才能突破太阳系外围的奥尔特云。

旅行者1号进入星际空间的时间是2012年；

由于飞行路线不同，旅行者2号进入星际空间的时间是2018年，比1号晚了6年。

这两台古老的探测器已经太空中飞行了49年。

难能可贵的是，它们竟然还在运行并发回科学数据。

但毕竟已经年事已高，旅行者1号和旅行者2号的能源已经严重衰减——它们只能靠关闭不必要的设备，调整运行策略，来降低功耗，以维持最低限度的运行。

旅行者1号探测器（艺术渲染图）。

NASA / JPL-Caltech 参考 NASA Shuts Off Instrument on Voyager 1 to Keep Spacecraft Operating https://science.nasa.gov/blogs/voyager/2026/04/17/nasa-shuts-off-instrument-on-voyager-1-to-keep-spacecraft-operating

比太阳亮一万亿倍，位于怀柔的“超级显微镜”建成试运行

在随后的新闻发布会上，中国科学院高能物理研究所高能同步辐射光源工程总指挥潘卫民对入选的“高能同步辐射光源（HEPS）建成试运行”成果进行解读。

2026中关村论坛年会重大成果发布专场活动解读新闻发布会。

新京报记者 张璐 摄 HEPS不仅是亚洲首个第四代同步辐射光源，也是中国首个高能量的同步辐射光源，是目前全球设计亮度最高的同步辐射光源。

这座位于怀柔科学城的“超级显微镜”以“加速电子生产光”为核心原理，能提供高品质的X射线，深层次探索微观世界，2019年正式动工建设，2025年10月通过工艺验收。

“目前，HEPS储存环束流发射度降至56.8皮米・弧度，可发出比太阳亮1万亿倍的X射线，综合性能达到国际同类装置领先水平。

”潘卫民说。

2025年12月3日，HEPS开始了用户实验，截至2026年2月中旬，已为91个单位完成了200余项课题实验，提供近5000小时用户机时，包括清华、北大等国内多所高校和国内外多家研究机构以及比亚迪、宁德时代等领军企业。

其中航空叶片缺陷检测、3D打印材料动态结构捕捉、高铁轮毂应力检测、液态和固态电池原位工况检测、脑器官神经连接图谱、半导体纳米结构成像等多个方向的实验，均取得重要成果，充分验证了HEPS作为第四代同步辐射光源的卓越性能。

3月20日，HEPS 面向全球用户启动了首轮用户课题征集，这是非常重要的里程碑。

“未来，我们将持续优化机器性能，完善用户服务体系，与各领域用户协同创新，并推动跨领域、跨国界协作联动，成为面向全国和世界的重要创新平台。

”他说。

编辑 张磊 校对 卢茜