内电离非喷气动力机器
戴榕菁
1. 基本思路
前文“免费能量？”提到核聚变人造太阳能够被制造出来的可能性让很多人又开始做免费能量的美梦，那是因为核聚变人造太阳的原料是氘和锂，尽管锂是稀有金属，氘却是可以从被认为取之不尽的海水来提取的。但是在地球上比海水更取之不尽的则是空气，因此很自然地，我这些年来所讨论的电离空气的所产生的能量就更接近“免费能量”。。。。当然，如“免费能量？”一文指出的，这里的“免费”不会是对普通大众而言的。
自2019年中以来，我已讨论过飞碟的内外电离动力；不久前我又讨论了可以用于一般飞行器的内电离的喷气发动机（参见【[1],[2]】）。但随后我意识到所有那些电离驱动都有一大问题，那就是需要将电离后的空气排入大气层中，从而加重大气中的具有危害性的氮氧化物的污染，这也让我想起了academia.edu的那位在美国东北太平洋国家实验室研究地球系统的Atom Team曾经给我的关于电离驱动飞碟的文章留的带有O2,O3,O4,O5,O6,O7以及2040年地球生命危机字样的古怪留言，使我感觉她似乎几年前就在提醒我用电离空气为动力可能带来的污染问题。
不过，在了解了电离空气为动力的优点和缺点之后，我就想到了一个可以发挥其优点的同时克服其弱点的方案，那就是将现有的不需要借助喷气的燃油发动机和发电机改换成内电离的发动机和发电机。由于这些机器既不需要象喷气机那样将高温气体喷出载具外来产生推进的动量，又不需要象飞碟那样地借助电离后的高温高压气体在载具周围的大气中的产生不对称膨胀来提供推力，因此我们可以在一定的密闭内壳中先对电离后产生的氮氧化物进行处理然后或是将其进行内循环重复使用，或是直接排入环境空气中。这就是本文提出的内电离非喷气动力机器（internally ionized non-jet machine） 的基本概念。它们包括内电离发动机（internally ionized engine）和内电离发电机（internally ionized dynamo or internally ionized power station）。
1.1.内电离非喷气动力机器之优势
内电离发动机和发电机对比现有的内燃机的优势是明显的：
1） 高电压电离后的空气温度远高于传统燃料燃烧产生的温度，因此可产生更大的动力和能量；
2）它们不需要除了空气之外的燃料，这样不但大大节省了成本，而且可以大大地增加载具的载货量。以现有的远洋巨轮为例，它一次远航消耗的燃油可达数千吨甚至上万吨【[3]】，而使用内电离发动机就可以省去至少数千吨的额外负荷，并可腾出大量的装货容积。
3）因为它不再需要担心燃料耗尽，所以可以长时间长距离行驶。
4）可减少这个世界对于石油和煤的依赖，减少碳排放以及与之相关的环境污染。
2. 电源
在讨论内外电离的飞碟时，我曾特别强调需要用便携式的核反应堆。当时主要有三大主要的考量：首先是需要极高的电压来电离空气，第二是需要有能够维持高电压的足够的能量，第三是需要在飞碟周围产生可以自卫及干扰地面和其它飞行器的强大的电磁场。尤其是这第三点必须要由核反应堆来实现。
但是，对于本文要讨论的内电离机器来说，首先我们不需要在装有这些机器的容具周围产生用于自卫和干扰他人的强大的电磁场。这就是使得核反应堆已经成为了不是必须的条件。
第二，至于极高伏特的电压，也不是一定要由核反应堆来产生。如我在2019年就在博客里转载的网络视频中演示的那样【[4]】，业余爱好者在自己家里用最简陋的变压器连接在一起都能产生百万伏特的超高电压【[5]】。
第三，尽管产生超高电压并非一件高难的挑战，产生并维持可以电离具有一定分量的空气的超高电压却需要消耗相当的能量，如果我们使用一般的普通电池来完成这一任务的话，那么即便是电池的功率足够大也可能会面临电池无法维持很长时间的挑战。我们可以通过不同的途径来解决这一问题。首先，之前在有关电离式飞碟的讨论中提到的便携式核反应堆仍可用来解决这一挑战，比如我们可以在巨型轮船上携带便携式反应堆，有些航空母舰上就已经带有反应堆。其次，对于行走在轨道上的火车来说，其供电可以由多种途径实现，因此也不是问题。另外，还有一个更更为重要的也将是未来的内电离发动机的供电都将具有的设施，那就是让内电离所发的电反过来给电池充电，就如同传统汽车给车上的电池充电一样。当然，这需要一定的技术突破，一旦这种技术成熟了，即便使用非核的电池，我们也不需要担心可持续性供电的问题。只要电离的温度足够高，燃烧室的绝热足够好，那么空气燃烧产生的能量就可以远高于电池电离消耗的能量，从而达到为电池充电的目的。因此这里不存在能量不守恒的问题。如果将高温电离后经过了膨胀而降温的气体经过祛氮氧化物的处理后产生的氮气与氧气的混合气体循环使用，更可减少对于电池电能的消耗。当然，假如祛氮氧化物的效率小于100%的话，那么经过几次循环之后，就需要排除一部分到空气中并吸入新鲜空气。从原理上来说，突破这种技术应该不是很大的问题，至少不会象让核聚变的输出能量高于输入能量那么艰难。由于目前人类还未掌握可逆核反应，所以，只能对非核的电池进行充电。
3. 应用背景
内电离非喷气动力机器的应用范围要远比2019年5月以来我所设计的内外电离飞碟动力系统以及内电离喷气发动机的应用范围广的多。它主要可以分为两大类，第一类是运输载具的动力，第二类是一般能源。具体地说第一类就是包括轮船火车飞机汽车在内的各种载具的发动机，而第二类就是发电站。
3.1. 内电离发动机
与现有的运输载具发动机相比，作为载具的内电离发动机最大的优势当然是不需要携带燃油或大量笨重的电池，从而也不需要过多地担心如何在途中加油或充电的问题。
前面提到，作为内电离的发动机，从原则上来说，我们并不一定需要有核反应堆作为进行电离的电源。但是，考虑到作为长途运行的载具上的电池，在提供百万伏特以上的电压之后的持续供电本身也是一种特殊的挑战，在还没有突破用电离燃烧的空气给作为电源的电池充电的技术之前，我们仍可采用便携式的核反应堆来作为进行电离的电源。
这就决定了最先使用内电离发动机的很可能是轮船，尤其是大型轮船，特别是已经装有便携式核反应堆的航空母舰。另外，现有的很多大型轮船已经开始使用氨作为燃料，因而已经具备了处理氨燃烧后产生的氮氧化物的能力，它们将是第一批采用内电离发动机的最佳船只。当然，潜艇不宜用内电离发动机，那是因为它们没有空气来源。
除了轮船之外，火车则是另一个可能会最先采用内电离发动机的运输载具。火车甚至可能比轮船更先采用内电离发动机，那是因为火车根本不需要由便携式核反应堆来提供超高压。火车的电离电压完全可以来自沿途的输电线或者铁轨。当然，与现有的电力火车不同，使用内电离的火车的主要动力将来自空气电离和燃烧后产生的热能，从而可以节省来自电网的电能。另外，火车头庞大的体积也便于在其中装置处理氮氧化物的设备。
在轮船核火车之外，大型飞机则是另一个可能较早使用内电离发动机的选项。在飞机上装便携式核反应堆当然是一件很不可行的事；但考虑到现有的大型飞机的很大一部分载重量是用于装载汽油，在不需要再装罐汽油的前提下，我们完全可以装载其重量只占原有的汽油重量的很小一部分的非核电池来作为电离电源并装载用于处理氮氧化物的设备。
很显然，喷气式飞机是不宜使用内电离非喷气发动机的。因此，当内电离发动机走向市场后，我们会重新看到很多螺旋桨飞机又出现在民用航空中。其实，现有的喷气民航机大多数都是在亚音速区（大概0.8马赫左右）飞行，而螺旋桨飞机完全可以达到这个速度范围。
汽车不宜装便携式的核反应堆。这到不仅因为它们体积相对较小，而是因为它们遍布世界各地，带着核反应堆到处跑显然不安全。但是，汽车并不需要用核反应堆做电源，这是因为汽车在沿途上可以找到充电服务。当然，汽车上是否能使用内电离发动机还取决于处理氮氧化物的设备的体积。如果所需的处理氮氧化物的设备过大，那么汽车就不宜装内电离发动机。
3.2. 内电离发电站
与内电离发动机相比，对于内电离发电机来说，空气在电离带来的高温条件下进行燃烧所产生的能量与电离直接产生的能量之间的差额就更加重要了。这是因为发动机的主要功能是产生推力，而电离产生的温度高于传统碳燃料产生的温度因而能产生更大的推力，这本身就已经是一大优势。为了获取这一优势，哪怕用100%的外来电力提供能源都是值得的，这也就是为什么可以采用不可逆的核反应堆作为电离电压的来源的原因之一。至于用空气燃烧产生的能量为非核电池充电那是一个附加的好处，因此在内电离发动机的发展上可以放在第二阶段来完成。
但是，对于内电离发电机来说，空气在电离过程中出现的高温下进行燃烧产生的能量才是发电机的目标功能。所以，如同核聚变人造太阳的技术挑战是输出能量要高于输入能量一样，内电离发电机的第一技术突破就是要控制密闭的电离燃烧室内的高温空气在经过膨胀减压以及氮氧化物的还原处理之后的循环使用以及新鲜空气的流入的流量的控制，使得空气在高温下燃烧产生的能量可以远超出电离所消耗的能量---这将是内电离发电能够成功的第一步。当这一步突破之后，燃烧产生的能量就可以反过来为电离电池充电。
当电离发电站可以产生正能量输出后，我们可以看一下内电离发电的一些潜在好处：
1）与至少目前来说仍是可望而不可即的核聚变人造太阳相比，内电离发电站不但可以在短期内建成，而且在世界各地建造内电离发电站就相当于在世界各地安装了没有雷声的造“雷”装置。据说当年特斯拉很想造“雷”，却没成功（估计是没有找到耐合适的材料，毕竟那是一百来年前的事）。另外，尽管海水在理论上来说是取之不尽的，但用于核聚变人造太阳的氘却只占其中极少一部分，而全部的空气则基本都是可电离的对象，加之自然界中的闪电造成的空气电离温度可以高度5万度，因此可以预期内电离发电的综合发电效率肯定不会低于需要巨大输入能量却又难以控制的所谓的人造太阳。
2）更重要的是，核聚变的所谓的无污染的产物是既因其重量太轻而难以收集又因其惰性而难以进行分解处理的氦气以及具有威胁性且难以收集的氢气；而内电离产生的氮氧化物经过处理后就是作为大气原有的基本成分的氮气和氧气，可以做到充分的循环使用，既不会大量消耗宝贵的水资源，也不会消耗宝贵的大气资源。
3）与现有的核电站，水电站，碳排放电站，光电风电地热电站相比，内电离发电的成本都会更低，环境污染也更低。
4）内电离发电的推广，将使人类彻底告别煤和油气发电的历史，反核人士的非核家园的梦想也可以得到实现。
讨论
比起很多人（尤其是物理学界人士）梦想中的人造太阳来，我相信内电离发电要容易实现得多。只要人们能够接受本文所阐述的内电离的概念且很快动手设计制造，我估计今年底有可能会出现第一座内电离发电站。一旦内电离发电站获得成功，那么投资方就会大概率地与核聚变人造太阳说拜拜。
几百年前，当最初的工业革命刚开始时，没人想到在大气中属于微量气体的二氧化碳有一天会成为要在世界范围内进行控制其排放量的对象；同样，今天被认为是地球大气中极微量气体的氦气一旦成为大规模工业生产的产物之后，很难预料今后它们会对地球的自然环境造成什么样的危害。氦气这种作为我们的四维宇宙中第二多的气体，是一种不易消除的存在。与二氧化碳相比，氦气不但因为很轻而难以收集，而且由于它是惰性气体而很难被分解掉；正是由于这两种原因，在地球的大自然中并不存在象分解二氧化碳的光合作用那样的分解氦气的自然过程。因此，假如几十年后人类发现因为科学界对于他们自己的荣耀的执迷而造成了大气中的氦气污染的话，那么恐怕就不会象今天的减少碳排放那么容易解决了。
本博客有关电离驱动的思路始自2019年的人造飞碟的设计。当初我知道那是上帝给我的一个启示。后来曾因为美国东北太平洋国家实验室的网名为Atom Team的博士后（那是她公开的身份，而我隐隐间感到她更像外星人）在academia.edu给我的评论而产生过用电离空气产生动力这个概念对人类来说是否真为福祉的动摇。但是，感谢上帝的不断带领让我看到当初对于电离式飞碟的设计不仅可以帮助人们更好地理解空中UFO的一种飞行机制从而帮助人们实际设计制造比传统飞行器具有优势的飞碟，而且更是一个将会对人类未来的动力和能源产生潜在的重大影响的进程的开端。一切荣耀归于上帝。
【[1]】（2024）内电离飞碟
【[2]】（2024）内电离喷气发动机
【[3]】 李船长（2024）【YouTube】“巨輪遠航前，油箱為什麼不能加滿？ 是擔心偷油還是怕花錢？”URL：https://www.youtube.com/watch?v=o7iEbH9nDew&t=2m
【[4]】（2019）如何产生百万伏电压的精彩视频
[[5]] Krantz, Mattias (Jan 22, 2023). “1 MILLION VOLT piano sounds UNREAL (I GOT SHOCKED)”. url: https://www.youtube.com/watch?v=Q8WXvDLofL8
