核聚变是我们期待已久的终极供能方式，两个较轻的原子核，结合成一个较重的原子核时能释放出巨大的能量，我们的太阳正是靠着核聚变反应源源不断地散发着光和热，如果我们也能利用核聚变反应，还需要忧愁能源枯竭吗?
可惜，核聚变的反应条件是高温高压，我们没有强大到足以容纳反应释放的高热、并且能承受极高压力的容器，也没有控制反应有序进行和当反应失控时及时制止的“开关”。这些难题该如何解决呢?
壮志未酬的航天探测
航天技术的发展也许有助于解决这些难题。
木星是太阳系八大行星中体积最大、自转最快的行星，这么庞大的一颗行星，它的身躯中充填的真的全都是气体吗?在航天探测器诞生之前，人们主要通过天文望远镜对星体进行探测和观测。可是，木星厚厚的面纱遮挡了人们窥探的眼光，直到1989年，美国宇航局发射“伽利略号”探测器，1999年到达木星没多久的“伽利略号”释放了一个小型航天器“木星大气探测器”进入木星，预备对木星大气中的氢和氦进行取样，以期对木星有更多了解。
可惜，这项任务出师未捷身先死——“木星大气探测器”一进入木星大气层，立即开始燃烧，很快便和地球失去了联系，并没能完成任务。木星大气层内的环境非常恶劣，重力加速度大约是地球的2.5倍，当探测器以每小时近20万千米的速度穿过木星大气层时，摩擦将其周围的空气加热到15000℃，大气层中还有风暴、雷电。在这种情况下，木星大气中充满了带电粒子组成的等离子体，整个探测器瞬间就被等离子体包围吞噬了。等离子体是物质被加热到足够高的温度时，电子逃离原子核的束缚而形成的一团均匀的自由电子“浆糊”，火焰、闪电或极光等现象中都存在等离子体。
其实，科学家们对木星的恶劣情况已有了心理准备，为此他们也给“木星大气探测器”精心设计了一个耐高热的外壳。这个外壳主要结构为一个巨大的碳材质隔热层，约占探测器总重量的50%，能够承受与木星空气接触摩擦时不断飙升的高温。可是，等离子体吞噬木星探测器的速度仍然比科学家们所预料的要快得多。美国宇航局工程师分析了嵌在隔热罩上的传感器数据后，发现隔热罩解体的速度并不一致，有些区域隔热罩的分解速度快，其他区域要慢一些，这导致隔热罩的整体隔热效果大打折扣。因此，想要获得更好的隔热效果，隔热罩的某些部位有必要额外加厚。
“伽利略号”在高轨道完成木星探测任务后，舍身成仁坠入木星。科学家们利用“伽利略号”的数据对隔热罩进行了改进，但仍然面临一个大问题：要精确再现高速进入木星稠密大气的条件非常困难，因此很难对这些模型进行准确测试。这也为制造比目前所用碳基材料更轻更好的新隔热材料带来障碍，如果不能对新材料进行测试，就很难保证它们的效果，后续探测任务也存在隐患。
耐热材料的新测试法
核聚变反应堆对改进隔热罩将起到重大帮助。
往常用来测试隔热罩效果的方法是激光和等离子射流等，但这些方法模拟探测器进入木星大气层时的高温十分勉强。而且除了高热外，木星还有足以将气体压缩成液态和固态的高压以及对探测器信号造成干扰的强大磁场，将这些因素一一模拟出来也存在困难。不过，这些条件对核聚变反应堆而言却是常态。
太阳利用其质量和引力将核心的氢原子挤压在一起，我们要像太阳那样将氢原子挤压在一起，必须提供极高的温度和压力。但是，如同探测器进入木星一样，氢原子在高温高压下，会变成等离子体，向四处飞散。因此必须寻求某种途径，防止高温等离子体飞散，由闭合磁力线组成的托卡马克装置是目前最常用的方法。
托卡马克装置的中央是一个环形的真空室，外面缠绕着线圈，在通电的时候其内部会产生巨大的螺旋型磁场，将其中的等离子体加热到很高的温度，激发核聚变反应，而带电的等离子体只能沿着磁力线运动，不会四处飞散。此时，托卡马克装置就如同一个小型木星：木星大气的主要成分是氢和氦，核聚变反应堆所使用的是氢的一种同位素氘，氘所形成的等离子体的温度和速度都与木星大气中的非常相似。
最近，美国物理学家伊娃·科斯塔迪诺娃带领的科研团队意识到托卡马克装置可能是模拟探测器进入木星大气层的完美环境，也是测试隔热罩材料的最佳选择。他们选择美国能源部的DIII-D核聚变反应堆进行实验，将一系列碳棒插入等离子体流中，并使用高速红外摄像机以及光谱仪来跟踪它们是如何分解的。研究人员还向反应堆高速发射微型碳质球，模拟“伽利略号”探测器上的隔热罩在木星大气层中可能遇到的情况。研究人员希望通过实验改进未来航天任务中的隔热罩设计，保证天价探测器在执行任务时可以探测到更多信息。
这项新研究不仅可以用于测试碳化硅等新隔热材料，也有助于优化核聚变反应堆本身的设计，新型隔热材料既能用于制造反应堆外壳，也能用于制造中断反应的“开关”。随着核聚变逐渐走向商业化，人们需要更多地关注反应堆的建设和材料的设计，确保能有效控制核聚变反应并在出现问题时安全地耗散能量，真正实现核聚变的可控化。
