從人類發明汽車開始，工業革命的變革就讓社會文明進一大步，汽車為這一進步做出了巨大貢獻。但隨著人們需求提高，汽車生產數量和規模的增大，能量的轉化和損耗，也在不斷威脅著這個星球。今天小編想帶您看一看，科學家和工程師們如何通過科技的力量努力減少文明進步對這個星球帶來的傷害。

石油

從公元前10世紀，古埃及和古巴比倫人發現石油開始，對它就應用就不斷延伸，從建筑到防腐再到裝飾，直到內燃機的發明，人們發現他能夠產生很高的能量，可以推動大型機械和汽車行駛。從此石油就成為了工業的血液和驅動汽車的主要能量來源，這樣的應用持續了100年，直到人們突然意識到周圍生存環境開始變得越來越惡劣。人們開始懷疑石油是不是加快人類發展的唯一能源，答案是否定的。

電能

電動車，這個早在1873年就被發明的交通工具。因為當時電池和電子技術的制約，一直不被市場所看好。如今燃油汽車劇增帶來的環境問題和電池技術以及電子技術的飛速發展，讓電動車在今天被重新定義。它的能源利用效率要比傳統內燃機汽車的效率高得多。此時起，燃油已不再是驅動汽車行駛的唯一能量來源，越來越多的電動車正在推向市場。然而電能也不是完美的，二次污染同樣危害著環境。所以對于汽車的能源革命還在繼續。

核能

一升海水里面有0.03克氘，這看似微不足道的數量，通過核聚變將能釋放等同于300升汽油的能量，科學家們叫它人造太陽。核聚變與太陽產生熱量的過程相似，是將與氫為同位素氘和氚的中子聚合產生巨大能量的變化。一個筆記本電腦電池所含的6克鋰加上1.7克氚，就能產生足夠一個家庭使用30年的能量。

核聚變條件

但在地球上真的能夠制造出太陽么？產生核聚變需要超過一億攝氏度的高溫，粒子的速度達到每秒1000米，形成一定密度的等離子體，才能讓原子和分子相互碰撞更加激烈，彼此聚合城與原來完全不同的原子核，相當于石油能源800萬倍的巨大能量才能釋放出來。如此高的溫度足以將地球上任何物體化成灰燼。

產生核聚變的難點

第一個問題就是尋找什么樣的容器才能容納那么高的溫度。這就要提到托卡馬克裝置，它是由前蘇聯科學家在60年前研制出來的，用圓形的閉合強磁場將等離子體懸在空中。

第二個問題是怎樣獲得超導體以形成足夠強大的磁場，并且這個磁場還必須完全封閉，避免中子從中擴散，溫度迅速降低而還原成氣體。

可控核聚變實驗結果

目前，國際上大部分托卡馬克的偏濾器等離子體持續時間均在20秒左右，歐盟和日本科學家曾獲得最長為60秒的高參數偏濾器等離子體。而這項技術最先進的則是中國。

“東方超環”是由中國科技工作者獨立設計制造的世界首個全超導托卡馬克，獲得超過400秒的兩千萬度高參數偏濾器等離子體；獲得穩定重復超過30秒的高約束等離子體放電。這分別是國際上最長時間的高溫偏濾器等離子體放電、最長時間的高約束等離子體放電，標志著我國在穩態高約束等離子體研究方面走在國際前列。

但是這個“東方超環”高11米、直徑8米、重達400噸，無法應用在汽車上。所以下一個需要攻克的問題就是體積。

緊湊化核聚變

洛克希德馬丁公司是全球最大的軍火供應商，各種導彈航天軍用飛機（包括最著名的F22、F35），單一機型的開發費用動輒百億美元、總訂單上千億美元。特別是在尖端技術實用化方面，遠超過各種實驗室性質的機構。2014年10月15日，洛克希德馬丁公司發布了一條新聞，旗下一個團隊宣稱已找到緊湊化的路徑，可在5-10年內實現小體積的可控核聚變，最小可達到集裝箱大小，功率可實現10萬千瓦級。這一消息給核能的廣泛應用帶來了希望，或許有一天全超導托卡馬克裝置會小的跟鋼鐵俠那個一樣也說不定。

提到核能很多人的第一反應是“爆炸”和“輻射”，其實這是作物理解。核聚變反應主要借助氫同位素。核聚變不會產生核裂變所出現的長期和高水平的核輻射，不產生核廢料，當然也不產生溫室氣體，基本不污染環境。真正的實現了更高效、更方便、更清潔。

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來源 | 未來科技社

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總結

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