说起等离子体，人们可能感觉有点陌生。在地球的环境中，我们最常见的是陆地、海洋和天空，分别对应着物质存在的固体、液体和气体三种形态。但是，每天太阳照耀大地、夜晚繁星满天，或者我们漫步在城市的霓虹灯下的时候，我们可能没意识到它们都是等离子体物质。

　　等离子体和气体、液体、固体组成了物质存在的四个基本形态。从形态上看，等离子体和气体很接近，不同的是气体中的粒子都是中性的，而等离子体由大量能自由运动的带电粒子组成。

　　在自然界中，等离子体存在于地球表面的电离层、或者云层的闪电中。从宇宙的视角，太阳、所有的恒星都是一个个巨大而炙热的等离子体火球，在广袤无垠的星际空间中，到处都弥漫着恒星不断喷发出来的各种带电粒子。因此，等离子体其实是宇宙中最普遍的物质存在形式，相对而言，我们的地球反而是漂浮在浩瀚宇宙等离子体“海洋”中非常渺小的一叶扁舟。

　　随着人们对等离子体科学技术的不断认识，它不仅影响着我们的生活和环境，还对人类科学技术进步产生了深远的影响。

　　在航空航天领域，科学家们研究了等离子体和飞行器空气绕流的相互作用原理，未来有望应用于飞行器减阻、增加升力、快速高效率的飞行控制。此外，基于等离子体对电磁波传输效应的影响机理，等离子体隐身技术应用于未来先进的飞行器，将会使得雷达无法探测和追踪飞行器的位置。

　　在能源领域，等离子体科技最有潜力的应用领域是受控核聚变。1升海水中大约有3毫克氘，核聚变反应产生的能量相当于燃烧300升汽油，其反应产物是氦，清洁无污染。但是，聚变反应产生的等离子体的温度高达几千万度，没有一点材料能耐受，需要研究怎么样用磁场将炙热的等离子体聚变反应约束控制在一定的空间中，并稳定可控地输出能量。目前，中国科学家在实验室中实现了电子温度2000万度高温等离子体的受控核聚变，已经触摸到了“人造太阳”的钥匙。受控核聚变技术将为人类提供取之不尽、用之不竭的能源。

　　此外，磁流体发电、磁流体加速推进技术也是等离子体科技未来发展的重要方向。

　　电磁感应定律表明，导体在磁场中切割磁力线运动可以产生电流。同样原理，等离子体垂直于磁场高速运动也可以产生电流。如果等离子体电导率越高、运动速度越快、磁场强度越强，磁流体发动机可以输出很高的电功率。近年来，俄罗斯、美国的科学家已在实验室中取得了磁流体发电技术的突破，峰值功率能够达到15千瓦左右。该项技术的突破，不但可以提高发电效率，也为星际飞行器利用空间等离子体物质自行发电提供了可能。

　　基于电磁场对带电粒子的作用原理，科学家研究了磁流体加速推进技术。目前，俄罗斯和美国在实验室中完成了磁流体加速的原理实验，在电源功率1MW，磁场强度2．5 T作用下，等离子体流可以被加速到9．5km／s，如果加速器的尺寸、功率逐渐增强，等离子体流体的速度还能逐步提升，这些研究成果为高比冲发动机研制提供了技术可能。

　　等离子体推进器已经在卫星轨道转移、深空探测领域得到应用。例如，法国研制的等离子体推进器PPS－1350G，推力只有90mN，比冲1670s，仅消耗了58kg氙推进剂，实现了将探测器从地球轨道转移到月球轨道。根据公开文献报道，目前中国磁等离子体电推进系统的推力达到5N，比冲达到6000s以上；美国最先进的磁等离子体电推进系统的推力为50N，比冲接近7000s。

　　如果将受控核聚变和等离子体加速推进技术相结合，高温等离子体的速度能达到104km／s，等离子体推进器的推力和比冲还能提高1000倍以上，这将为宇宙飞船的星际航行提供强劲的动力形式。在科幻电影《流浪地球》中有一个令人震撼的场景，科学家研发的直径30km的行星发动机，推力达到200万亿吨，10000台行星发动机同时工作可以推动地球离开太阳系，用2500年的时间前往4．2光年外半人马座的比邻星！

　　科学带来无尽的遐想，科学改变人类的命运。在古希腊的神话中，普罗米修斯盗取了“天火”，被天神宙斯永久地束缚在悬崖之上，人类获得光明和温暖的同时，也遭受着潘多拉带来的诱惑、贪婪和灾难。面对天空中燃烧了45亿年太阳的火焰，人类即将解锁的等离子体科学技术，会是改变人类未来命运的“天火”吗？但愿人们不忘初心、保持理性，和平应用等离子体科学技术，造福人类。（文／何承军）