点燃燃料腔室中的氢原子转化为氦,从而生成一颗物理学家比拟中的微型恒星。面对人们质疑“国家点火装置”至今未果的现状,劳伦斯利弗莫尔国家实验室主任彭罗斯·奥尔布赖特强调:人们应该相信我们最终能达到目标,关键是何时实现的问题。而我们探索的物理世界这一部分过去从没有人做过。

 

图为加利福尼亚州劳伦斯利弗莫尔国家实验室“国家点火装置”项目的巨型激光器

 

  50多年来,物理学家们一直渴望实现可控聚变,因为这一难以实现的目标可为我们提供无限和廉价的能源。
 
  为了实现这一目标,美国科学家建造了一台巨型激光器――国家点火装置(NIF)――其设备规模堪比足球场大小,而激光所要轰击的靶标却是一个比胡椒子还小的燃料腔室。这一项目1993年至今已花费了50多亿美元,成了有史以来联邦政府资助的最昂贵的科学项目之一。但令人匪夷所思的是,到目前为止,它尚未开始工作。
 
  更为不幸的是,本财年的最后一天截止日期恰逢星期日,而需要拨付更多资金以支撑该项目运转的美国国会,还在考虑如何进行更多的说明和解释。
 

抑或“国家几乎点火装置”

  “我们没有达到既定的目标,”美国国家核安全局一位负责监督激光项目的官员唐纳德·L·库克(Donald L.Cook)说。“我们正在(对无法预料的障碍所产生的原因)进行认真的调查。”他在接受采访时补充说。
 
  这一挫折不仅对设在加利福尼亚州劳伦斯利弗莫尔国家实验室的大型激光项目造成广泛影响,通常还会影响到联邦政府资助的其他科学项目。
 
  对于国家点火装置的未来走向,一方面,辩护者指出,硬科学就意味着风险,不允许出现偶尔的失败就不可能取得重大进展。另一方面,联邦政府的科学计划在如此庞大的规模上少见地令人失望。然而,这一挫折还影响到某些国会议员对有关科学问题难以一时作出财政选择或持怀疑态度――激光团队将不得不对国会提出一份报告,阐明可能出了什么错,以及如果有更多的时间,考虑如何去解决它。
 
  “现在的问题,是继续往里投钱,还是一切从头开始,”竞争对手、华盛顿海军研究实验室从事激光研究的前主任史蒂芬·伯德纳(Stephen Bodner)说,“我认为他们陷入了真正的麻烦中,在目前状态下继续烧钱没有任何意义。”
 
  中国正在研究该计划所出现的毛病,伯德纳博士补充说,也许他们打算建造一台经过改进的机器。
 
  “它确实是一台有点令人惊异的设备,”普林斯顿大学物理学家、老布什总统任时负责联邦能源研究的威廉·哈珀(William Happer)说,“更何况,要是现在和将来都不失败,那就不是科学了。不过你总得拿出点成绩。”
 
  许多科学分析师预测,这台大型激光器将继续生存下去,因为其强大的光束可以挤压材料使其达到极高的压力、温度和密度,而这有助于保证国家的核装备――这是吸引两党支持的目标――例如,激光可以帮助工程师看到,在某些老化的核装备中不得不取代的特定的金属部件是否仍然可以利用。
 
  即便如此,政府以外持怀疑态度的人长期以来一直抨击这个称为国家点火装置项目浪费了巨额的金钱。政府承认,运营这台设备每年要花费约2.9亿美元。一些怀疑者已将其戏谑为“国家几乎点火装置”,简称NAIF。
 
  比国家点火装置更昂贵的大科学项目还包括美国宇航局(NASA)的太空望远镜项目,运行至今其花费已超过80亿美元,以及最近帮助人们确定难以捉摸的被叫做希格斯玻色子的亚原子粒子的、位于欧洲的17英里圆周的粒子加速器。它花费了大约100亿美元。
 

何时为地球带来恒星电源?

  采访中,利弗莫尔国家实验室的激光器设计师等在照料这台设备的同时,正在规划突破挑战中的根本问题。“这就类似在某个特定日期诊治癌症一样,”实验室主任彭罗斯·奥尔布赖特(Penrose C.Albright)说,“我明白为什么人们希望要看到里程碑。但当你同科学和大自然打交道时,你真能做的就是判断你是否走在正确的道路上。”
 

这台激光器采用密集光的爆破来压缩、加热并点燃氢燃料微腔室,目标是实现受控聚变

 

  奥尔布赖特强调,这台躺卧着的复杂激光器终有一天会实现其宣告的目标:点燃燃料腔室中的氢原子,转化为氦,从而生成一颗物理学家比拟中的微型恒星。“与一些人所说的相反,这已是一个令人惊叹的成功,”激光器主任爱德华·摩西(Edward Moses)说。即便如此,他补充道,“科学安排时间是一件很困难的事。”
 
  几十年来让摩西博士和数以千计的其他科学家困惑的是核聚变的受控方式――为太阳、恒星和氢弹提供能量的原子聚变的过程。激光器采用密集光的爆破来压缩、加热和点燃比火柴头还小的装有氢燃料的微腔室――希望有一天,令它们在热核之火中闪耀。
 
  科学家们希望得到的结果,不仅是新的科学,还有能生产低成本电力的完全新型的反应堆。他们注意到,氢是宇宙中最丰富的元素。“为地球带来恒星电源”,这是一条2009年挂在新落成的国家点火装置上的巨型横幅。由于预算超支、工程延后,这个项目已建了十年。
 
  今天,这台复杂的设备拥有数以百万计的部件和由15英里的镜面和镜头、晶体以及光放大器构成的192个激光器,其内部结构看似像科幻电影中飞船的引擎室。
 
  从一开始,批评者就看到作为失控征兆的国家点火装置项目的延误和不断攀升的成本价格。在2000年开始建设后不久,当时的总审计署即质疑特别评估小组的“独立性”,并细列了管理和监督失败的次数。
 
  到2005年,一个科学专家小组判断,2010年在初始激光加热期间点火的目标不太可能实现,项目的缺陷在于它所称的缺乏“长期有效的外部监督”。今年7月,一份向库克博士提交的报告,称今年年底点火“极不可能”,并建议该项目“改向更为一般和更为均衡的研究程序。”
 
  激光器主任摩西认为,目前许多评论家对这一项目的误导和辩护成了主流的声音。他说,中国、法国和俄罗斯都有类似的激光项目,而且都以国家点火装置为范本。“他们正在用自己的钱袋下赌注,试图重做我们所做的事。”
 
  奥尔布赖特强调,这台巨型激光器最终会在地球上第一次生成一颗小恒星,关键是何时实现的问题。“每个人都相信我们能达到目标,”他说,“问题在于我们所探索的物理世界的这一部分过去从没有人做过,而这可是一个艰难的问题。”
 
 

资料来源 The New York Times

责任编辑 则 鸣