高科技，探討鋼鐵俠推進系統的實現方式

　　之前小編在網上看到一個問題，就是關于鋼鐵俠的推進系統是怎樣實現的，有一個叫楊小徹的網友給我們做了如下的翻譯解答：

　　關于他的飛行系統，武器系統，智能系統什么的現下都可以實現，難度不大，前提是只要你研究出了劇中的「Miniature Arc Reactor」，我們把它叫做微電弧反應堆吧。為了這個問題翻找了好久，最后在Quora上找到比較靠譜的能量說法，全文搬運自Technology： What is the theory/concept behind the “Miniature Arc Reactor” built by Tony Stark？

　　由于這是一個虛構的裝置，即便在漫畫中也沒有官方的科學解釋，我們所知道的，它就是鋼鐵俠的一切。

　　先看看我們從鋼鐵俠電影1和2里面知道的微電弧反應堆：

　　資料來源：Image - Mk 1 Arc Reactor.jpg

　　這是第一代微電弧反應堆，全尺寸的看起來很像一個環形等離子體熱核聚變系統：

　　它差不多等于現實中的ITER核聚變反應堆

　　資料來源：國際熱核聚變實驗堆計劃

Fusion Energy Division

　　今天這種類型的聚變反應堆還只存在于科研試驗規模的程度。上圖為正在建設中的國際熱核實驗，計劃是第一個核聚變反應堆大到足以產生凈收益的能量。基本上它搗爛的氫，氘和氚兩個同位素，一起在如此高的能量，它們結合成一個原子。當他們融合，反應生成氦和一個自由中子。關鍵的是氦+中子具有比氘+氚質量更小，并且丟失的塊被轉換成能量。能量可以被捕獲的熱量來運行傳統的蒸汽驅動渦輪機（像任何其他電廠）。

　　那么，這種電弧反應器的圓環（甜甜圈）的形狀告訴我們什么？這意味著有帶電粒子移動了一圈，包含在由磁場。高能粒子通常具有高能量，因為他們移動速度非常快，而且磁場可以進行曲線帶電粒子的運動。彎曲粒子的運動成一個圓圈讓他們在一個地方足夠長的時間，讓他們碰撞。

　　你可能會注意到，目前的核聚變反應堆的設計有很多關于圓環的外磁體線圈，雖然等離子體約束是熱核聚變的一個最大的挑戰，但電弧反應器使得它具有可操作性。由此我們可以得出結論，在全面電弧反應器的關鍵技術是一種包含在一個自我維持的環反應。這種推理的證據是通過在史塔克工業的電弧反應堆藍圖繪制的環形磁力線。

　　資料來源：Image - Iron Man 2

　　上圖是鋼鐵俠2里的微電弧反應堆設計，我們可以看到一個明顯關鍵點：對于一個渦輪機或任何一個傳統的熱反應堆來說，它沒有冷卻循環系統。這意味著微電弧反應堆直接產生電能，而不是產生熱量后轉換。通過觀察賈維斯我們發現，在托尼的胸部以兆瓦為規模的反應器，不運行了他還是活著的。因此它不能成為一個熱核聚變反應堆，或傳統的熱裂變反應堆。回到繪圖板！

　　現在我們知道了關于微電弧反應堆的幾個特點：

　　含有鈀核心；

　　鈀是通過中子損壞，所以具體的同位素是重要；

　　有電磁線圈的圓環；

　　發出藍白色的光；

　　可以在山洞里用中等復雜工具建造出來；

　　不需要太多特殊材料，材料可以從拆除的常規武器中獲得；

　　低功率運行的時候，意味著它必須有消耗的電荷或燃料。

　　值得注意的是，微電弧反應堆甚至可以直接作為攻擊武器使用：

　　資料來源：Technology： What is the theory/concept behind the “Miniature Arc Reactor” built by Tony Stark？

　　因此我們可以做出大概總結：電子向外突出的內芯，和伽馬射線項目向內從外圈。因為這個電子/光子逆流產生的電子（相對于質子）在芯部的逆差，大規模的靜電勢以鈀芯吸低能電子形式從戰衣的設計口流出。從朝向該裝置的輪輞上的芯電子元件上產生噴射能產生巨大的電壓和電流。

　　下面是完整的啟動過程：

　　1，使用外部電源，鈀103由電弧離子化，并在外圈加速到很高的速度。也可能有一些外部供電伽馬射線生產，以啟動內芯。

　　2，PD- 107中的內芯開始發射高能量電子，因為它衰減到的Ag- 107 。電子逸出的核心和由磁場引導到外環。缺電子的產生具有凈正電荷的核心，因而會減慢再發射（防止失控衰減），直到電子可以從外部補充。

　　3，在外環中，高能量的自由電子碰撞的高能的Pd-103+離子。這會導致瞬間俘獲電子和伽瑪射線輻射。伽瑪射線被向內偏轉朝向芯，從而進一步催化電子發射，并產生自發反應。注意，該反應雖然是自發的，但很慢，而在反應器處于閑置狀態。

　　4，從內芯的外芯的電子流產生的電勢差。當電路是通過西服的電氣負載引起的，外圈具有過量電子的和內芯具有電子的短缺，產生電流。

　　5，電流通過一個外部負載，從而減輕了靜電荷的積累，減緩了最開始反應。因此可以通過更節省電能的戰衣引流，減慢反應器產生的放射性衰變，而更大的能量引流就調制更快的反應催化就可以。這樣，輸出功率自動根據需求節流。

　　6，鈀轉換成Rh-103和Ag-107，并在反應器電力耗盡時，鈀被完全消耗掉。

　　微電弧反應堆的概念：

　　上面的概念相較于之前史塔克工業的藍圖俯視圖，現在來看看剖視圖。

　　現在我們仍然無法界定第二代弧反應堆，但據推測它取代了鈀同位素與一個假想的元素，它也經歷伽瑪射線介導的β衰變，但在一個較低的毒性和較高的輸出方式。

　　其他幾個方面的證據也支持這種類型的核衰變/電子通量反應即機制電弧反應器。首先，我們可以看看鋼鐵俠2里反應堆的光芒：

　　資料來源：Iron Man Arc Reactor

　　這種淡藍色的光這可能是由電離電弧引起的，但我認為切倫科夫輻射是一個更好的解釋。這是當一個高能粒子（如電子）的速度進入介質（如水或空氣）比光在該介質中的速度快，就會發生一個特殊類型的光發射。電弧反應器內的高能電子通量將是一個自然的選擇，以產生這樣的效果。下面是一個實際的核反應堆產生切倫科夫輻射的圖片：

　　注意到兩者相似之處了沒？不同于鋼鐵俠1里的電弧，切倫科夫輻射的光很安靜，涼爽的藍色，這是種弧反應堆的光芒絕對是由高能電子通量產生的。

　　原始模型鈀弧電抗器的另一個特點是「鈀中毒」。這很可能是鈀只是簡單地從設備噴射到托尼的血，但是這并不能說明他的胸口的怪異電路的前瞻性線，也解釋不了為什么醫生可以幫助他。

資料來源：Image - Palladium.jpg

　　這里有一個更加適合「鈀中毒」癥狀的病例。鈀衰變反應產生銠和銀，中毒的現象是眾所周知的色斑皮膚藍：

　　資料來源：HowStuffWorks “Why can colloidal silver turn your skin blue？”

　　因接觸銠化合物的色斑皮膚具有很強的毒性。事實上，因為大多數人都基本上是零接觸銠，銠的毒性很無常。這完全解釋了為什么托尼沒有從醫療機構尋求幫助，因為他知道醫生不知道如何處理銠中毒。托尼不是簡單的鈀中毒，他是「鈀衰變產物」中毒！

　　所以你看，這樣一切就結合得很完美了。所以要實現它，很難很難很難……