宇宙中的完美能源，核聚变与它的区别是什么

人类的另一个奇迹就是从工业革命开始发展科技到走出地球，也只用了数百年的时间，这是一个文明的奇迹，即使宇宙有很多比人类强大无数倍的文明，但能够有人类文明如此快的发展速度的文明相信是极少的。人类在科技的带动下，快速发展，走出地球探索宇宙。

人类能够走出地球，离不开能源的发展，有了强悍的能源，火箭才可以摆脱地球引力的束缚，飞出地球，人类的卫星，探测器，飞船等才可以进入太空。可以说，能源是人类探索宇宙的关键，没有强大的能源支持，探索宇宙就是一场梦。

虽然人类已经能够走出地球，但我们的科技在宇宙面前还非常落后，从地球出发到火星还需要将近7个月的时间，这样的速度连太阳系都无法走出去，更不要说探索整个银河系，探索整个宇宙了。我们飞船的速度在我们看来那是相当快了，但在宇宙距离以光年为单位面前，这和龟速没什么区别。

想要让人类有初步走出太阳系探索的能力，宇宙飞船的速度最小也要达到亚光速或光速才行。要知道太阳系的直径有可能也要超过2光年，从太阳出发，光速飞行飞出太阳系也需要1光年。而要让飞船的速度达到亚光速或光速飞行，最重要的还是能源，只要有更强大的能源，这一切都不是梦。

人类目前最强大的能源是核能，但我们对核能的利用还不是很强，可控核聚变才是真正的核能，恒星内部时刻发生的就是核聚变，如果人类能够掌握核聚变技术，由此研发出核聚变引擎，宇宙飞船的速度达到亚光速问题不大，不过，可控核聚变现在研究还处于起步阶段，想要实现恐怕还需要50年左右。

核聚变能源虽然以让飞船的速度达到亚光速，但要达到光速，核聚变还是不行，还需要更强大的能源来支持，这个能源科学家已经找到了，它就是反物质。反物质是相对于正物质而言，科学家推测在宇宙大爆炸之后，产生了同等量的正物质和反物质，但在后来的演变中，正物质成为了主流，反物质却消失不见，那么如此多的反物质去了哪里？

科学家不相信反物质完全消失不见，它们可能隐藏在某个地方等着人类去发现。科学家自然没有放弃寻找反物质，经过几十年的努力，人类在实现室中成功制造出了各类反物质，但量极小，而且在宇宙中也发现了非常少的反物质，这说明反物质还是存在的，只有我们找到他们的去向就有可能得到大量的反物质。

前段时间，有科学家有科学家在用最新的设备对原子进行撞击实验时，意外发现了反物质的存在。这个发现让科学家兴奋不已，同时也说明，反物质有可能并没有消失，它只是隐藏在了原子的内部深处，平时不会对原子的运行有任何影响，只有通过特殊的撞击才有可能让反物质出现。如果这个在未来被最终证实，那反物质的去向将会被人类完全掌握，下一步就是如何安全稳定快速地从原子中提取反物质，一旦有了大量的反物质，人类将会迎来的新的能源革命。

反物质是比核能强大很多的新能源，一旦人类有了大量反物质，就可以制造出反物质引擎，让飞船的速度轻松达到亚光速甚至达到光速。当我们有了光速飞行的飞船，飞出太阳系探索周边星系就容易许多，同时还能探索到更多的符合人类生存的类地行星，人类有可能迎来一次移民热潮。

目前人类诞生已经有几百万年的时间了，随着人类的不断发展，人类现在探究的空间也从地球逐渐到了外太空，现在人类探究太空已经有了一系列的成就，但是随着科技的发展，人们越来越发现，即便是现在能源在不断的更新，但是仍然没有迎来真正的能源革命，而我们现在利用的，仍然是地球上面的能源。尽管人类现在探究宇宙，已经有一定的成绩了，但是人类仍然没有办法去利用外太空的资源。以现在人类的科技来说，发射一个探测器到火星上面都需要9个月的时间，想要飞出整个太阳系去观测，那简直是太遥不可及了。

综合来说，人类要是想探究太阳系以外甚至银河系以外的东西，速度必须要接近光速才可以，那样人类才能够探究到更多的东西。人类在探究太空领域，最需要的能源就是核能源，无论任何探测器都是以核动力为主的，但是这样的能源想要探索整个太空领域是远远不够的，目前人类对于核能源的利用还是非常有限的，而且利用呢也仅仅是核裂变，真正强大的核能源是核聚变，但是以目前人类科技发展的速度来说，想要真正掌握核聚变的技术至少还需要半个世纪，哪怕就算未来人类掌握了可以控制和巨变的技术研发出来的相关的引擎，那么宇宙飞船的速度最快也就能达到亚光速，飞出太阳系没什么问题。

但是想要探索银河系以外的星系那就不太可能了，那么有没有比核能源更厉害的能源呢？当然有了，这种东西叫做反物质。科学家推测在宇宙大爆炸之后形成了等量的正物质以及反物质，也就是说在宇宙当中存在多少的正物是宇宙当中就应该存在多少反物质，但是在宇宙的演变过程当中，正物质成为了主流，部分反物质却很少见。那么这些反物质到底去了哪里呢？科学家在很久之前一直寻找反物质的踪迹，最初反物质是科学家们通过实验发现的，在上个世纪人类制造出了第1批反物质就是反氢原子。

后来有不断的反物质被发现或者是被制造出来，之前有科学家在进行原子撞击实验的时候，无意间发现了反物质，也就是说反物质其实并没有消失，它只是隐藏在了原子内部，但是平时不会对原子的运行有任何的影响，通过特殊的撞击可以让原子产生反物质，那么一旦有了大量的反物质人类就有可能带来新的能源革命。那么问题来了，这个反物质到底有多么的强大呢，科学家经过研究发现只需要几克的反物质就足够让航天飞行器的飞行速度瞬间飙升。而如果人类拥有了大量的反物质，可以制造出来反物质引擎，能够通过技术让飞船的速度达到亚光速的状态，那么整个反物质引擎就可以把飞船的速度提升至接近光速的速度，这个相对来说简直就是一个质变。

提起资源，我们能想起的便是煤炭、石油、天然气等。人们将自然能源分成两类，一类是可再生资源，另一类是不可再生资源。从工业革命开始，经济水平就有了质的提升，人们凭借几百年的时间，就能创造出这样的世界，本身就是一个奇迹。当然，经济能有如今的面貌，还离不开地球上资源和能源的支撑。

文明的发展离不开能源的支撑

一个文明要想有所提升，必然会消耗大量的能源资源。只是我们在发展自身文明的同时，给地球造成了不可磨灭的破坏。不合理的开采资源，让地球的环境变得越来越恶劣。为了改变这种现状，人们只能去寻找新型能源，比如太阳能、风能、核能等。

随着科技水平的不断提高，科研人员寻找新能源的目光，也放在了宇宙之中。他们希望在对其他星球的探索中，发现上面可供人类利用的能源，最近，科研人员就有了新的发现，这种能源在宇宙中随处可见，只不过却被我们“冷落”，它就是光能。科研人员认为，这种能源的实力不容小觑，人类一旦可以掌握这种能量，将可以让飞船实现光速飞行。

光能到底有哪些？

所谓的的光能，其实就是宇宙中的电磁波，都是由基本粒子组成，具有粒子性和波动性。我们都知道光的传播途径很多，比如空气、水、真空等。这种能量在地球上更是常见，甚至还有一种生物，拥有与生俱来的光，它就是萤火虫。除此之外，太阳光的能量也是光能。

早在多年之前，有科研人员认为我们的文明只有0.7级。对此，科学家预测，当人类文明达到二级时，就可以建造“戴森球”，从而汲取太阳的能量。我们都知道太阳能够持续燃烧，主要取决于自身的核聚变。初步估计，太阳每分钟释放出来的能量，一旦可以被我们掌控，将足够供人类使用25万年。

按照这个思路想下去，人类的星际航行将不再是梦。目前，有些国家已经开始创造“人造太阳”，或许在未来，人类凭借这一点，能够发现掌控光能的方式。爱因斯坦曾表示，人类只要达到光速，才可以在宇宙中穿梭，然而多年过去，无论科研人员多么努力，我们最快的速度仍无法突破光速，只能是无限接近的情况。

前景

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氢是宇宙中分布最广泛的物质，它构成了宇宙质量的75%，因此氢能被称为人类的终极能源。水是氢的大“仓库”，如把海水中的氢全部提取出来，将是地球上所有化石燃料热量的9000 倍。氢的燃烧效率非常高，只要在汽油中加入4% 的氢气，就可使内燃机节油40%。目前，氢能技术在美国、日本、欧盟等国家和地区已进入系统实施阶段。美国政府已明确提出氢计划，宣布今后4年政府将拨款17亿美元支持氢能开发。美国计划到2040年美国每天将减少使用1100万桶石油，这个数字正是现在美国每天的石油进口量。

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氢能 【hydrogen energy】 通过氢气和氧气反应所产生的能量。氢能是氢的化学能，氢在地球上主要以化合态的形式出现，是宇宙中分布最广泛的物质，它构成了宇宙质量的75%。由于氢气必须从水、化石燃料等含氢物质中制得，因此是二次能源。工业上生产氢的方式很多，常见的有水电解制氢、煤炭气化制氢、重油及天然气水蒸气催化转化制氢等。氢能具有以下主要优点：燃烧热值高，每千克氢燃烧后的热量，约为汽油的3倍，酒精的3.9倍，焦炭的4.5倍。燃烧的产物是水，是世界上最干净的能源。资源丰富，氢气可以由水制取，而水是地球上最为丰富的资源。目前，氢能技术在美国、日本、欧盟等国家和地区已进入系统实施阶段。

氢能的开发与利用

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氢能利用各方面

氢能利用方面很多，有的已经实现，有的人们正在努力追求。为了达到清洁新能源的目标，氢的利用将充满人类生活的方方面面，我们不妨从古到今，把氢能的主要用途简要叙述一下。

依靠氢能可上天

古代，秦始皇统一中国，他想长生不老，曾积极支持炼丹术。其实炼丹术士最早接触的就是氢的金属化合物。无奈多少帝王梦想长生不老，或幻想遨游太空，都受当时的科学技术水平所限，真是登天无梯。到后来，1869年俄国著名学者门捷列夫整理出化学元素周期表，他把氢元素放在周期表的首位，此后从氢出发，寻找与氢元素之间的关系，为众多的元素打下了基础，人们则氢的研究和利用也就更科学化了。至1928年，德国齐柏林公司利用氢的巨大浮力，制造了世界上第一艘“LZ—127齐柏林”号飞艇，首次把人们从德国运送到南美洲，实现了空中飞渡大西洋的航程。大约经过了十年的运行，航程16万多公里，使1.3万人领受了上天的滋味，这是氢气的奇迹。

然而，更先进的是本世纪50年代，美国利用液氢作超音速和亚音速飞机的燃料，使B57双引擎辍炸机改装了氢发动机，实现了氢能飞机上天。特别是1957前苏联宇航员加加林乘坐人造地球卫星遨游太空和1963年美国的宇宙飞船上天，紧接着1968年阿波罗号飞船实现了人类首次登上月球的创举。这一切都依靠着氢燃料的功劳。面向科学的21世纪，先进的高速远程氢能飞机和宇航飞船，商业运营的日子已为时不远。过去帝王的梦想将被现代的人们实现。

利用氢能可开车

以氢气代替汽油作汽车发动机的燃料，已经过日本、美国、德国等许多汽世公司的试验，技术是可行的，目前主要是廉价氢的来源问题。氢是一种高效燃料，每公斤氢燃烧所产生的能量为33.6千瓦小时，几乎等于汽车燃烧的2.8倍。氢气燃烧不仅热值高，而且火焰传播速度快，点火能量低（容易点着），所以氢能汽车比汽油汽车总的燃料利用效率可高20％。当然，氢的燃烧主要生成物是水，只有极少的氮氧化物，绝对没有汽油燃烧时产生的一氧化碳、二氧化碳和二氧化硫等污染环境的有害成分。氢能汽车是最清洁的理想交通工具。

氢能汽车的供氢问题，目前将以金属氢化物为贮氢材料，释放氢气所需的热可由发动机冷却水和尾气余热提供。现在有两种氢能汽车，一种是全烧氢汽车，另一种为氢气与汽油混烧的掺氢汽车。掺氢汽车的发动机只要稍加改变或不改变，即可提高燃料利用率和减轻尾气污染。使用掺氢5％左右的汽车，平均热效率可提高15％，节约汽油30％左右。因此，近期多使用掺氢汽车，待氢气可以大量供应后，再推广全燃氢汽车。德国奔驰汽车公司已陆续推出各种燃氢汽车，其中有面包车、公共汽车、邮政车和小轿车。以燃氢面包车为例，使用200公斤钛铁合金氢化物为燃料箱，代替65升汽油箱，可连续行车130多公里。德国奔驰公司制造的掺氢汽车，可在高速公路上行驶，车上使用的储氢箱也是钛铁合金氢化物。

掺氢汽车的特点是汽油和氢气的混合燃料可以在稀薄的贫油区工作，能改善整个发动机的燃烧状况。在我国许当城市交通拥挤，汽车发动机多处于部分负荷下运行、采用掺氢汽车尤为有利。特别是有些工业余氢（如合成氨生产）未能回收利用，若作为掺氢燃料，其经济效益和环境效益都是可取的。

燃烧氢气能发电

大型电站，无论是水电、火电或核电，都是把发出的电送往电网，由电网输送给用户。但是各种用电户的负荷不同，电网有时是高峰，有时是低谷。为了调节峰荷、电网中常需要启动快和比较灵活的发电站，氢能发电就最适合抢演这个角色。利用氢气和氧气燃烧，组成氢氧发电机组。这种机组是火箭型内燃发动机配以发电机，它不需要复杂的蒸汽锅炉系统，因此结构简单，维修方便，启动迅速，要开即开，欲停即停。在电网低负荷的，还可吸收多余的电来进行电解水，生产氢和氧，以备高峰时发电用。这种调节作用对于用网运行是有利的。另外，氢和氧还可直接改变常规火力发电机组的运行状况，提高电站的发电能力。例如氢氧燃烧组成磁流体发电，利用液氢冷却发电装置，进而提高机组功率等。

更新的氢能发电方式是氢燃料电池。这是利用氢和氧（成空气）直接经过电化学反应而产生电能的装置。换言之，也是水电解槽产生氢和氧的逆反应。70年代以来，日美等国加紧研究各种燃料电池，现已进入商业性开发，日本已建立万千瓦级燃料电池发电站，美国有30多家厂商在开发燃料电池.德、英、法、荷、丹、意和奥地利等国也有20多家公司投入了燃料电池的研究，这种新型的发电方式已引起世界的关注。

燃料电池的简单原最巧是将燃料的化学能直接转换为电能，不需要进行燃烧，能源转换效率可达60%—80%，而且污染少，噪声小，装置可大可小，非常灵活。最早，这种发电装置很小，造价很高，主要用于宇航作电源。现在已大幅度降价，逐步转向地面应用。目前，燃料电池的种类很多，主要有以下几种：

磷酸盐型燃料电池

磷酸盐型燃料电池是最早的一类燃料电池，工艺流程基本成熟，美国和日本已分别建成4500千瓦及11 000千瓦的商用电站。这种燃料电池的操作温度为200℃，最大电流密度可达到150毫安/平方厘米，发电效率约45％，燃料以氢、甲醇等为宜，氧化剂用空气，但催化剂为铂系列，目前发电成本尚高，每千瓦小时约40～50美分。

融熔碳酸盐型燃料电池

融熔碳酸盐型燃料电池一般称为第二代燃料电池，其运行温度650℃左右，发电效率约55％，日本三菱公司已建成10千瓦级的发电装置。这种燃料电池的电解质是液态的，由于工作温度高，可以承受一氧化碳的存在，燃料可用氢、一氧化碳、天然气等均可。氧化剂用空气。发电成本每千瓦小时可低于40美分。

固体氧化物型燃料电池

固体氧化物型燃料电池被认为是第三代燃料电池，其操作温度1000℃左右，发电效率可超过60%，目前不少国家在研究，它适于建造大型发电站，美国西屋公司正在进行开发，可望发电成本每千瓦小时低于20美分。

此外，还有几种类型的燃料电池，如碱性燃料电池，运行温度约200℃，发电效率也可高达60%，且不用贵金属作催化剂，瑞典已开发200千瓦的一个装置用于潜艇。美国最早用于阿波罗飞船的一种小型燃料电池称为美国型，实为离子交换膜燃料电池，它的发电效率高达75%，运行温度低于100℃，但是必需以纯氧作氧化剂。后来，美国又研制一种用于氢能汽车的燃料电池，充一次氢可行300公里，时速可达100公里，这是一种可逆式质子交换膜燃料电池，发电效率最高达80％。

燃料电池理想的燃料是氢气，因为它是电解制氢的逆反应。燃料电池的主要用途除建立固定电站外，特别适合作移动电源和车船的动力，因此也是今后氢能利用的孪生兄弟。

家庭用氢真方便

随着制氢技术的发展和化石能源的缺少，氢能利用迟早将进入家庭，首先是发达的大城市，它可以像输送城市煤气一样，通过氢气管道送往千家万户。每个用户则采用金属氢化物贮罐将氢气贮存，然后分别接通厨房灶具、浴室、氢气冰箱、空调机等等，并且在车库内与汽车充氢设备连接。人们的生活靠一条氢能管道，可以代替煤气、暖气甚至电力管线，连汽车的加油站也省掉了。这样清洁方便的氢能系统，将给人们创造舒适的生活环境，减轻许多繁杂事务

作为新能源，其安全性受到人们的普遍关注。从技术方面讲，氢的使用是绝对安全的。氢在空气中的扩散性很强，氢泄漏或燃烧时，可以很快地垂直升到空气中并消失得无影无踪，氢本身没有毒性及放射性，不会对人体产生伤害，也不会产生温室效应。科学家已经做过大量的氢能安全试验，证明氢是安全的燃料。如在汽车着火试验中，分别将装有氢气和天然汽油燃料罐点燃，结果氢气作为燃料的汽车着火后，氢气剧烈燃烧，但火焰总是向上得，对汽车的损坏比较缓慢，车内人员有较长得时间逃生，而天然燃料的汽车着火后，由于天然气比空气重，火焰向汽车四周蔓延，很快包围了汽车，伤及车内人员的安全。

太阳能的话，现阶段以矽做的太阳能电池板造价太高，产生的电量也有限，不过最近好像有听说能美国造出不用矽就能做出的太阳能电池板来，探索频道的节目里有哦，不知道发展的怎么样了。

常规能源又称为“传统能源”，是指已经大规模生产和广泛利用的能源，比如煤炭、石油和天然气等能源，人类进入工业革命以来，随着蒸汽机和内燃机的广泛使用，已经能够熟练并大规模的使用，那么他们就是常规能源。但是，如果我们把时间倒退到500年前，那时候全世界还处在农业文明时期，人类主要利用的能源是木柴，那么，那个时候煤炭、石油和天然气都属于新能源，甚至石油和天然气人类基本上都没怎么利用。

因此，常规能源和新能源并不是一成不变的，而是可以出现转化，随着人类技术的进步，人类对于新能源的利用会趋向成熟，那么这种能源也就转化为常规能源了。那么，目前哪些能源属于新能源呢？目前，主要的新能源包括太阳能、风能、潮汐能、波浪能、洋流能、地热能、氢能源和核能等等。在上述新能源中太阳能是直接来自于太阳辐射的能量，而风能和洋流能的产生，也主要是由于太阳辐射能在地球表面分布的不均而引起的大气和海水运动。

此外，潮汐能来自于天体之间的引潮力，主要是月球和太阳对地球的引潮力而产生的能量。地热能、核能和氢能都来自于我们地球本身，地热能是由于地球内部的放射性元素发生衰变而聚集的热能。目前人类建设的核电站，主要都是利用“核裂变”反应而获得的热能，而更为高效的类似太阳内部的“核聚变”反应装置，我们还处在实验室研究阶段。氢能是十分清洁而环保的能源，而且氢元素在自然界中又广泛存在，不过目前对于氢能的利用也还处于研发阶段，