核聚变是不是人类在这个地球上唯一能让我们离开星系的能源？为什么？

　　核聚变是不是人类在这个地球上唯一能让我们离开星系的能源了？
　　以现在的眼光看来，核聚变几乎就是我们最终的理想能源了，尽管在这个道路上依然困难重重，但我们仍然不遗余力的在努力着，并且已经过了黎明前的黑暗，光明似乎总是差那么一丢丢，至少我们已经看到曙光了！
　　核聚变的原理很简单，如上所示四个氢核聚变为一个氦核的，丢失0.7%的质量，然后以E=MC^2的方式释放出来，由于燃料非常容易获得，因此我们一直都认核聚变是终极的能源！
　　但要获得原理如此简单的能源的条件近乎变态，太阳的内核温度1500万度似乎并不高，但压力高达340亿个大气压，我们无法实现如此高的大气压，因此只能退而求其次提高温度，但最低聚变条件的氘聚变温度需要5000万至1亿度
　　即使是最容易的氘聚变，也让科学家有些束手无策、黔驴技穷的感觉，个中的难点是超超高温的等离子体极难控制，加热温度保持机制也是难点，内壁耐热材料一样是难点，连内壁外的超强磁场线圈制造业是难点......但前途实在是太过无量，所以科学界对于核聚变从来都是义无反顾、前赴后继，诱惑实在是太大了！
　　以ms计的聚变等离子体保持过程，最后一闪就是熄火了.....
　　不说这种沉重的话题了，下面介绍下聚变的种类吧，哪个适合用在什么地方，了解下未来的用途
　　一、磁约束核聚变
　　1.托卡马克核聚变装置
　　托卡马克结构的核聚变装置
　　2.仿星器
　　仿星器结构的核聚变装置
　　二、惯性约束核聚变
　　激光点火的NIF（国家点火装置）
　　当然以上无论哪种实现商业化都是对未来发展巨大的帮助，但几种结构中，惯性约束核聚变是比较适合宇宙航行的，因此我们的飞出太阳系的希望寄托于惯性约束核聚变了。
　　这个尾部中心闪光就是想象中的惯性约束核聚变的希望之火，理论上装备这种发动机的飞行器可以达到光速1%-10%，这一个非常有诱惑力的速度，它将使得我们能在40-100年内到达比邻星，看上去似乎仍然非常漫长，但这已经是我们能够达到的极限了。
　　除非未来实现跨越狭义相对论框架的发动机，但我们依然需要为其提供能源，无论如何核聚变都将是未来可以预计的时间内的终极能源，也将是我们以后宇宙航行中为之依赖的不可或缺的未来！
　　应该是距离我们最近的新能源，但不是我们人类已知最强的能源。你们先吃个瓜，听我慢慢说。
　　人类科技以烧火为起点，以烧水为本。从18世纪的蒸汽机开始，人类利用烧点啥让水膨胀来给我们做功。直到现在，所有的核电站依然在＂烧水＂，通过这种方式转化为电能。所以人类当今的科技能量来源，还是以＂烧水＂为本。当然偶尔烧个油，用个光伏发电，但还是烧水多一些。
　　核聚变是个好东西，除了反应前后产物没有多大辐射之外，过程更容易控制。能源不能控制就不好玩了，总不能坐在炸弹上上太空吧。（emmm，目前好像就是坐炸药上太空的。）
　　核聚变相对核裂变更容易控制，虽然现在的核裂变电站也很安全，把控制棒怼进去就可以停止核反应。但是废料还是有辐射的。而且核电站释放能量的速度，并不能满足我们进行星际旅行所需能量。核聚变就可以，所以核聚变也叫作人造太阳。
　　目前的问题就是怎样启动核聚变，核聚变需要能量才能启动，目前很难制造其启动的条件。一旦启动，依靠自身就可以继续反应。
　　的确，核聚变比裂变更好使，前提是能使。但他们释放的能量，其实还是一个级别上的差异。类似烧柴火和烧汽油。
　　也就是说，将来的太阳系内旅行，用核聚变供电是非常完美的选择。但是要用核聚变提供动力，进行星际旅行，目前看来还是有点虚。
　　核反应也就是把一小部分质量转化为能量，正反物质湮灭可是全都转啊。我们已知最强大的能源可能就是正反物质湮灭。一克正反物质湮灭释放的能量是1.8 x 10^14焦耳，相当于4300吨TNT当量。如果能用某种方法保存一些反物质，那么也就不愁能源问题了。
　　核聚变可以产生巨大的能量，但接近光速的飞行也需要巨大的能量。
　　而且接近光速飞行需要的能量，可能是核聚变也不一定够的……
　　脱离太阳系很容易做到，旅行者一号已经做到了；之前的先驱者10号、11号也做到。他们都没有使用核聚变。所以脱离太阳系基本是不需要核聚变的。那离开银河系呢？
　　科学家估计，要脱离银河系，速度至少在500千米/秒以上，这个速度仍然是远远小于光速的。一个一千克的物质，要加速到这个速度，需要的能量，相当于1.39毫克物质释放的能量，如果按照聚变效率1%来算，也只需要消耗139克的燃料（总重量的13.9%），所以仍然是可能的。
　　但这个速度其实是不够的，因为人的寿命是有限的。银河系的直径是以十万光年来算的，就算是用光速，也得十万年。即便太阳系不在中心，也得一万年才能走出去……
　　但好在根据相对论，只要速度足够快，飞船里的人就不需要那么长时间。假设我们要求30年走出银河系（飞船参考系），那需要多快呢？答案是：0.9999999倍光速左右。
　　要达到这个速度，一千克的物质，需要3332千克物质湮灭产生的能量。换句话说，你要推动一个飞船达到这个速度，同时得消耗飞船几千倍的质量对应的能量，而这些燃料还可能得放到飞船上……
　　几乎是个不可能的任务。
　　核聚变是目前已知的、人类有望近期能够掌握的革命性能源技术，一旦可控核聚变技术成熟，那么我们就可以利用，比如拿来发电，拿来作为宇宙飞船的动力，这一切在200年内应该能够普及。由此可见，核聚变也应该是这个地球上唯一能让我们离开太阳系的能源，但是也不是绝对的。因为在新能源领域，还有潜在的能源，比如反物质推动、曲速驱动等，都是很有潜力的星际航行技术，只不过这些技术距离我们太远，甚至连个理论基础都没有。
　　核聚变不一样，工程样机就摆在那里，不论是德国Wendelstein 7-X，还是麻省理工托卡马克聚变反应堆，都具备了一定的成熟度。德国Wendelstein 7-X已经开始运行，多次试验证明其能够输出能量，其造价达到10亿欧元，可以模拟产生恒星内部的极端环境，利用核聚变产生能量。核聚变技术距离实用化还有数十年的距离，因为目前的一些技术基础还不能克服，核聚变反应堆主要两类，一个是托卡马克核聚变装置，另一个是仿星器核聚变装置，后者使用3D磁场控制，前者使用2D磁场来控制。
　　美国能源部物理学家和德国科学家对Wendelstein 7-X多次试验表面，3D磁场控制的仿星器核聚变装置安全系数更高一些，磁场在仿星器中扮演非常重要的角色。从目前看，核聚变当然是唯一能让我们离开地球的能源，但距离离开星系还远着，因为银河系直径10万光年，依靠核聚变也无法飞这么远。
　　人工可控核聚变是目前人类最希望突破的能源之一。
　　以核聚变发动机为能源是近期可能实现星际旅行的最有效的方式。
　　核聚变是太阳等恒星的能量来源，人类在上世纪已实现不可控的人工核聚变，当然是以氢弹这种不可控的方式。氢弹爆炸时，由原子弹引爆产生的高温高压实现点火，利用惯性约束高温等离子实现轻核热聚变，聚变能量在瞬间释放。
　　对于人类来讲，地球也并不能一直是我们平安家园，我们总要走出这个星系，去寻找更多的资源。那么可控核聚变发动机就是人类实现星际旅行目前最有可能的方式了。
　　目前地球上，对于能量缓慢释放的可控核聚变，难度主要在对高温等离子体的约束，目前人类对可控核聚变反应堆的研究也有几十年了。目前有希望的途径是磁约束和激光惯性约束。磁约束目前各国研究喝多，常见的磁约束装置是托卡马克聚变实验堆，世界上有美国，德国，中国，俄罗斯等国都建立了可控热核聚变反应堆。当前都还处于基础研究阶段，可望在几十年内取得突破。
　　核聚变也并不是人类星际航行的唯一能源，只是目前最可能突破和实现的能源方式。其他诸如反物质飞船，曲率驱动飞船这些目前尚在理论探索中，只能暂时出现在各种科幻作品中。
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　　目前，人类尚没有把任何人造物体送出太阳系，而人类本身也没有突破地月系，究其原因，最主要的就是因为能源问题，人类尚没有有效的能源用于宇宙航行。
　　在动力学中，我们用比冲量来衡量火箭引擎效率，它的定义是火箭发动机每秒消耗单位质量推进剂产生的推力，或者是单位质量推进剂产生的冲量，单位是秒。比冲量越高，表示火箭发动机的效率越高。目前人类在航天领域普遍使用的能源是化学燃料，但这是一种非常低级的能源，能量释放效率非常低。
　　使用化学燃料的火箭被称为化学火箭，分为固体火箭和液体火箭，其中固体火箭的比冲量为290秒，液体火箭的比冲量则是300至453秒。在一些航天器上，我们还使用核动力作为能源，比如说著名的旅行者一号，就是使用核电池作为能源。目前人类使用的核能都是核裂变产生的能量，这种能量比化学燃料要高级，比冲量可以达到几千秒。但是，核裂变火箭的推力较小，只适用于无人的远距离航天器。
　　核聚变是人类在近期有可能掌握的新型能源，相比于核裂变，核聚变的效率更高。目前，人类往返火星需要四年，而如果使用核聚变火箭的话，将缩短至两个月左右。相比于反物质引擎、曲率引擎等更加＂科幻＂的技术，核聚变有着坚实的理论基础，虽然技术上还有一些问题，但它是最有希望实现的新能源了。
　　目前来看，在可以预见的未来，比如在未来100～500年之内，也只有利用核聚变技术为宇航活动提供能源。人工核聚变是一项很有前途的技术，目前正在日以继夜的攻克。核聚变，它是太阳等恒星能源的来源，对能源的利用率比较高。过去，我们人类想要发射一枚火箭到太空去，通常用的是化学火箭，通过给火箭灌注大量的化学燃料，用化学能把火箭推送上天。化学火箭一直是航天业的主流产品，优点是技术简单，容易获得，缺点是效率低下，火箭体积过大。而核聚变技术可以克服化学火箭的缺点。钱学森是著名的火箭控制专家，他在20世纪30年代末就构想过利用核聚变技术把火箭发射到天上去。你是不是大跌眼镜？要知道，当时可是30年代，不是60年代，70年代，当时＂火箭＂这个词汇，仅仅出现于科幻俱乐部会员之间的交流，钱学森的老师为了避免让民众认为火箭太科幻，而把实验室改名为＂喷气实验室＂。当时，不要说核聚变火箭，就是化学火箭，对大众来说都是一个科幻上的概念。但是，钱学森具有超越时代几十年的前瞻性，他还国内的时候，就提出了核聚变火箭的概念，让人惊叹他的创造力。现在，美国人制定了一个远征火星的计划，打算用火箭把几名宇航员送到火星地表上面去。由于路途遥远，需要一年半左右才能到达，用传统的化学火箭已经不够用，所以需要开发人工核聚变的火箭。这个技术难关主要在于体积的小型化，目前美国科学家已经取得了一定的进展。预计最早到2025年，真正可靠的人工核聚变火箭就可以完成制造。至于科幻小说之中的其他＂能源＂，比如，什么反重力技术，什么真空零点能量，这些概念都过于超前，在理论上还仅仅是假说，没有得到证实。如果要开发出这些概念科技，至少在目前是完全无法想象的，完全没有头绪。所以，在可以预见的未来，核聚变火箭还是宇航局的首选。
　　核聚变是目前看来比较靠谱的太空航行的能源，但是不是唯一能源。
　　要想飞向太空，烧煤显然是不行的，所以现在的火箭用的是更高效的燃料，即使这样可提供的能量也是很有限的。看起来非常巨大的火箭，里面的燃料只够燃烧一小会。现在很多国家的火箭只够发射近地轨道的卫星，只有极少数国家才有那种能把人类送到月球上的大推力火箭。
　　指望现有的火箭燃料来长期推进太空飞船是不现实的，目前的飞船和卫星一般用的太阳能，但是如果我们打算飞出太阳系，那么太阳能可能就远水解不了近渴了。于是有些飞船用了核裂变的能量，核裂变的好处是容易发生，坏处是有核辐射、利用效率不高。
　　核聚变正好与核裂变相反，好处是安全环保、能量利用效率高，缺点是不容易发生。虽然太阳每时每刻都在核聚变，但是这事对人类来说还是很困难的，因为我们没有太阳那么大的体量。实验室里难以达到太阳核心那种极端的环境，而且还没法持续、经济的运行。
　　现在世界上有几十个核聚变装置，美国二十几个，我国十几个，俄罗斯几个，这些装置想要放到飞船上还需要很多的改进。比如关键的一点是，核聚变装置产生出来的能量得比它消耗的能量要多，不然就没法用。光是这点，目前很多核聚变装置就达不到。
　　其实，如果考虑用最少的物质产生最多的能量的话，正反物质湮灭会是比核聚变更高效的星际飞船能源，只不过我们目前还不能大量制造或者获取反物质。也许随着科学的进步，我们今后能发现更好更高效的能源，来推动人类飞出太阳系甚至银河系。
　　星系？不知道题主所说的星系究竟是太阳系还是银河系？太阳系和银河系是两种宇宙尺度结构，前者的半径最多只有3光年，而后者至少可达5万光年。
　　如果我们想要飞出太阳系，利用核聚变产生的能量可以做到。目前人类正在研究可控核聚变技术，一旦有了实质性的突破，到时不仅能够解决能源危机问题，也能使我们在太空中走得更远，人类冲出太阳系将不是梦想。
　　但如果想要离开银河系，仅靠核聚变能量是不够的，因为它的质能转化效率并不高。比较有可能的是利用反物质和正物质的湮灭反应，这是人类目前已知最高效的能量来源。不过，目前对于反物质的研究还在起步阶段，现在制造出的反物质粒子都是论个计算，还远不能用于实际。
　　利用反物质进行星系际旅行，这就会涉及到相对论效应——时间膨胀效应。通过把星系际飞船加速到亚光速，飞船上的人类可以在短时间内飞出银河系，但这个时间对于地球上的人类来说极为漫长。
　　理论上，宇宙中还存在一种负质量的物质，利用它们可以开启虫洞，或者制造出曲速引擎。在这种负能量的作用下，星系际穿越将不是问题，并且也不会出现时间膨胀效应。
　　不过，负质量还只是停留在理论阶段，目前与这种效应有关的是能够产生负压力密度的卡西米尔效应。
　　答：能源这块，和我的大学专业联系挺紧密的，我来谈一点我的看法。
　　可控核聚变，无疑是人类最迫切希望得到突破的技术，我们的科学家已经研究了半个世纪。要想实现星际航行，没有可控核聚变的话，别说离开银河系，就算离开我们太阳系都是很难的。
　　我们来分析一遍，目前人类的所有能源方式的特点。一、传统化石能源
　　包括煤炭、石油和天然气，目前人类对化石燃料的利用已经达到了顶峰。
　　以目前的开采速度，全球的石油和天然气还能供给50年，煤炭还能供给100年；对于中国，不从外进口的话，石油和天然气时间缩短近1/5，煤炭稍微多一些。
　　化石燃料对环境污染非常大，这也是化石燃料的诟病；化石燃料唯一的优势，就是开采技术和利用效率，已经达到了很高的水平，技术可以说相当成熟。
　　化石燃料的特点，决定了它只能解燃眉之急，未来肯定是靠不住的。二、水利发电和风能
　　之所以放到一起，是因为这两个能源有很多共性，首先两者都算是清洁能源，而且都是取之不尽用之不竭。
　　但同时，两者都会对生态环境造成一定的影响，水利发电影响降水；发电的选址由地理条件决定，灵活性较低，现阶段无法代替火电。
　　对于未来的星际航行，除非人类发明高效的能源储存技术，否则对星际航行起不了多大作用。三、太阳能和氢能（氢气）
　　这两个能源，算是清洁能源中的佼佼者，如果两者同时得到突破，那么人类在地球上的能源消耗，完全可以替代掉化石能源。
　　太阳能取之不尽用之不竭，氢能（氢气）具备高能量密度，我们可以利用太阳能分解水得到氢气，而氢气方便运输和储存。
　　在太空中，太阳能更是源源不断；但是，对于超出太阳系的星际航行，太阳能的获取将大大打折。四、其他新能源
　　比如可燃冰、生物质能、地热、潮汐能等等，目前技术不成熟；但是也存在各自的局限，可以作为未来能源的补充，要想成为人类能源的主导，不太可能。
　　五、核能
　　核裂变的最大缺陷，就是废料的核污染，而且地球上核裂变的燃料（铀）也是有限的。
　　氢同位素的核聚变过程，没有任何放射性废料产生，释放的能量比核裂变大，而且氢的同位素在海水中大量存在，完全足够人类使用数亿年。
　　如果以氦-3作为核聚变燃料（3He+3He→4He+2(1H),ΔE=12.860MeV），聚变过程就没有中子产生，意味着不会存在核辐射，是相当清洁的能源，而氦-3在月球土壤中大量存在。
　　我国属于能源大国，对未来能源的重视度可想而知。目前，国家大量扶持风力发电和太阳能发电，就是为了在未来摆脱化石能源的限制。
　　对于可控核聚变，关键的技术之一是核聚变的点火，目前主要方式有激光点火和磁约束点火（托卡马克装置）。
　　比如美国的＂国家点火装置＂，就是研究激光点火；国际合作的＂国际热核聚变实验堆计划＂，研究的是托卡马克装置点火；对于中国科学院等离子体物理研究所，也有自己的托卡马克装置。
　　可以说，无论从那种角度来看，核聚变都是人类现阶段，有可能掌控的终极能源之一，人类要想进行星际航行，除了可控核聚变外，确实没有更合适的能源能够替代。
　　缺点就是可控核聚变技术，貌似遥遥无期，不知道我们这辈子能否看到？
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