中国真的正建造“人造太阳”吗？连创3个纪录，成为世界第一

你敢相信吗？据说中国正在建造人造太阳！恒星是整个宇宙中最大的能量发生器之一。从持续燃烧数十亿年的不起眼的红矮星，到体积最大、密度最大、温度最高的中子星，它们都是难以想象的巨大能量源。如果我们能在不离开地球的情况下利用恒星的能量，将会怎么样呢？大家好，我是科学拓荒者，本期内容我们要回答一个特别的问题:中国真的正在建造人造太阳吗？

2021年12月23日，中国“长征7A”火箭从文昌发射升空。它携带了两颗机密卫星，虽然这本身就足够有趣，但几周后，长征7A因为另一个原因吸引了全世界的注意。一段发射视频在社交媒体上疯传，标题是中国发射了一颗“人造太阳”进入轨道。在飞行中，火箭确实看起来像一颗恒星，但它绝对不是一个假太阳。然而，这并不意味着中国的顶尖科学家们不努力建造其它东西，一些类似人造太阳的东西——或者，至少有一天会是人造太阳。

2022年1月，就在长征视频走红的时候，有消息称中国有了一个人造太阳，而且它已经打开了。不过，这不是一颗被设计用来发射到太空的太阳，而是一个核聚变装置，试图复制发生在宇宙中所有活着的恒星中的恒星聚变。它被称为EAST，即实验先进超导托卡马克，是迄今为止最强大、最有前途的托卡马克。它持续了1056秒，也就是17分半钟，打破了世界纪录，达到了1.58亿华氏度的温度。相比之下，太阳核心的温度可达2700万华氏度。这意味着在地球上，我们的内部温度比太阳的内部温度高出近6倍。

这一壮举之所以令人兴奋，是因为它意味着我们离最终在地球上开发出核聚变发电机又近了一步。目前运行的所有核电站都在进行核裂变，原子被抛到一起并分裂，释放出巨大的能量，然后我们用这些能量为我们的家园提供能源。但核裂变产生的能量远不及核聚变产生的能量，核聚变通常只发生在恒星内部，因为恒星是唯一温度足够高的地方。聚变是恒星燃烧的过程，吸收大量的氢并将其燃烧，在这个过程中产生氦。这些氦会继续融合成越来越重的元素，直到恒星耗尽并最终死亡。它的消亡是悄然消失还是砰的一声，取决于恒星的质量，但它们都不会永远持续下去。

通过利用这种能量，我们手中就有了一种基本上无穷无尽的能源，因此，毫不奇怪，许多不同的国家几十年来一直在研究实现这一目标的方法，而托卡马克就是最有前途的发明之一。托卡马克最初是由苏联的科学家在20世纪60年代设计的，到70年代，这个概念已经得到了足够的证明，许多其他国家也纷纷加入到研发中来。事实上，在2022年中国打破托卡马克记录之前，保持托卡马克记录时间最长的国家是法国。法国人的托卡马克在2003年跑了390秒，但是中国三次打破了这个纪录。2022年2月，英国的联合欧洲环面(JET)也登上了头条，因为它的托卡马克在5秒内产生了59兆焦耳的能量，与之前的实验相比，这是一个相当大的进步。

然而，国际上的努力主要集中在法国的国际热核实验反应堆上，该反应堆将于2025年建成，将是世界上最大的实验性托卡马克核聚变反应堆。托卡马克的工作原理是将过热的等离子体包含在一个叫做“环面”的圆形结构中，这个结构看起来像一个甜甜圈，然后利用这个结构产生的热量和等离子体来产生能量。几十年来，世界各地的科学家一直在研究托卡马克，但物理学家还没有能够解决当前托卡马克设计中的几个主要问题。

其中最大的问题是，这些托卡马克没有一个能够在电力消耗和发电之间实现“收支平衡”。就目前的情况来看，每一个托卡马克，甚至是中国的托卡马克，消耗的能量都远远超过它能够生产的能量。这意味着它们完全不能作为能量源，因为它们根本就不是真正的能量源——它们更像是能量吸血虫。不过，中国科学家正以极快的速度努力解决这个问题。然而，中国不太可能成为一个发电国。它的名字中有“实验性”是有原因的，它实际上只是一种测试和开发技术的方式。但是，它打破了如此多的世界纪录，这一事实非常令人兴奋，无论哪个国家带头，这一科学领域的任何进步都将是人类的伟大贡献。

和核裂变一样，托卡马克也是一种清洁能源，但其风险甚至比传统核电站更小。虽然从技术上讲，核裂变是一种清洁能源，但我们都知道出问题时会发生什么。即使仅仅因为几个错误，你也可能以大规模的环境灾难告终。毕竟，世界仍在努力应对1986年切尔诺贝利核灾难和2011年日本福岛第一核电站熔毁的影响。然而，尽管托卡马克能达到极高的温度，它们还没有显示出它们有同样的潜在危险。这并不意味着危险不会出现，尤其是在处理如此高温的等离子体时，但托卡马克失败（称为“中断”）远没有熔毁那么引人注目。最糟糕的一次只是损坏了托卡马克的墙。

大多数情况下的发生是因为等离子体以我们不希望的方式移动，这意味着它与壁接触后立即开始冷却。然而，就像传统的核能一样，托卡马克也很昂贵——由于其试验性质，价格要高得多。到目前为止，EAST已经花费了中国1万亿美元来开发，但它运行的时间还没有超过17分钟。这项技术还需要进一步改进，这样它才能最终为自己买单，并发挥其无限的能源潜力。但总的来说，中国在绿色能源方面仍处于世界领先地位。

虽然中国的净碳排放量确实是世界上最高的，几乎占所有国家的三分之一，但它也拥有最多的人口。所以，中国的人均排放量低于美国、俄罗斯、日本、加拿大、德国和其他许多国家。中国已经在绿色能源解决方案上投入了数千亿美元，以追求零能耗，而且每年都在向这个目标迈进。尽管人们可能非常关心核能，而且尽管开发托卡马克的费用巨大，但利用核聚变是我们未来的必要组成部分。如果我们要离开地球，前往遥远的银河系，我们将需要这样的能源。唯一比恒星更好的能量来源，是你可以把它带到任何你想去的地方，而这项技术的潜力绝对是令人兴奋的。

卡尔达舍夫第一种文明可以使用和储存其行星上所有可用的能量，而第二种文明可以利用其恒星的能量。由于核聚变，我们有可能成为第二类文明，而不是完全变成第一类文明。随着人类对能源需求的持续增长，像这样奢侈的能源解决方案将变得越来越重要。总有一天，化石燃料会用完，当它们用完的时候，人们会突然开始寻找一种像聚变发电机这样的能源，这对很多人来说是最有利的。突然之间，与人类的利益和潜在的利润相比，数万亿美元的支出将不值一提，特别是在托卡马克最终建成并运行之后。到那时，它们就可以自给自足了，需要的劳动力比煤矿少得多。

与其他可再生能源不同，我们将不需要依赖地球气候来提供这种能量。如果我们能让这样的发电机工作，它就会像太阳一样恒定，而不用担心阴天或黑夜。托卡马克内部有无尽的日光，因此也有无尽的能量。它甚至有一天可以带我们去其他星球。它注定无法进入太空，但实验先进超导托卡马克是能源的未来。

如果中国科学家制造成功这样一个“人造太阳”，那么中国必将成为引领人类实现能源升级的领路人。你认为中国的核聚变技术最终会成功吗？你认为核聚变技术还能实现哪些不可能的事情呢？欢迎在评论区说出你的看法。