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在一瞬间，太阳释放的能量足以让我们的文明运转 4,500 年。难怪科学家和工程师们一直在努力在地球上建造一个微型恒星，接入我们的电网。但实际上，我们已经在某种程度上做到了这一点，只是它并不像实验室中漂浮的微型恒星那样。
恒星由几乎无法想象的粒子数量组成，重力将这些粒子压缩成超密集的核心。这个核心足够热且密集，能够迫使原子核相互结合，形成一个称为融合的过程，从而形成更大、更重的原子核。而分裂的过程，即一个原子分裂成两个，被称为裂变。
在这两个过程中，最终产品的质量略小于初始原子。但失去的质量并没有消失——它根据爱因斯坦著名的方程式转化为能量。由于 c² 是一个如此巨大的数字，裂变和融合都产生了大量的能量。太阳中的融合主要产生氦核。
但这个过程有一个难题——第一步极为罕见。在质子之间的每一次百亿亿次的碰撞中，只有一次会形成一个氘核。在太阳中，这不是问题，因为质子的数量如此之多，即使这样罕见的反应也会不断发生。但在地球上，研究人员依赖于一个更容易复制的反应，即一个氘核与一个氚核融合形成一个氦-4 核和一个中子。实际上，我们从 1930 年代开始在粒子加速器中进行了这样的反应。
但这些加速器并不是为了利用这种反应释放的能量而设计的。相反，它们被用于为各种科学和军事目的生成中子。如果我们想要使用融合来产生无限的能量，我们需要一个能够利用释放的能量、将足够的能量回馈到设备中以维持反应，并将其余能量发送到电网的设备。
为此，我们需要一个核聚变反应堆。与粒子加速器一样，反应堆会生成氦核和中子。但这个反应会发生在超热核心中，产生的中子会向外射出，加热一层锂金属。这股热量将使水沸腾，产生蒸汽驱动涡轮机发电。
与此同时，氦核会留在核心中，与其他核碰撞以维持反应，保持电力流动。这项技术面临许多实际挑战，包括如何限制百万度物质旋转的质量。但最大的障碍是实现所谓的点火。
一项能源技术只有在其产生的能量超过消耗的能量时才具有商业可行性。而聚变反应堆需要大量的能量来使核心足够热以进行融合。因此，有一个临界点：当燃料足够热以开始反应并释放比达到和维持该温度所需的能量更多时。
这就是点火。恒星在巨大重力的作用下达到点火，但在地球上，这种方法是不可能的，因为你需要的质量是整个地球质量的数千倍。因此，研究人员通常依赖于大量的激光，或者结合磁力、高能粒子和类似于微波炉中的电磁波的方法。
2022 年，美国国家点火设施的科学们首次实现了点火，使用 192 台激光将氘和氚加热到 1 亿度。尽管这是一个巨大的进步，但我们距离一个自持、长期运行且产生的能量超过消耗的能量的反应堆还有一段距离。
但一旦投入运营，这些相对较小的反应堆仅凭两辆皮卡车的燃料就能为百万人口的城市供电一年。今天，为了产生同样多的能量，你需要燃烧大约 300 万吨煤炭。这就是聚变的承诺：几乎零排放的无限、按需能源。
真正的恒星力量，就在地球之上。
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