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美国重启核动力火箭项目 预计2024年试飞全新热核发动机火箭
发布时间:2019-11-06
 

2019年2月美国国会通过的一项预算法案显示,他们正式批准了宇航局NASA一个价值1亿美元的热核火箭发动机开发项目。实际上美国自上世纪60年代以来,一直在不停尝试核动力火箭试验,但一直没有里程碑的事件发生。而这次,NASA计划在2024年前进行一次全新的核动力火箭飞行试验。值得注意的是,核动力火箭引擎主要用在火箭上面级或者宇宙飞船中,地面助推阶段由于地球引力和大气阻力的原因还是要依靠船通的化学能引擎。

美国重启核动力火箭项目 预计2024年试飞全新热核发动机火箭

美国核动力飞船想象图

1959年NASA与原子能委员会共同启动了一个叫做“核动力火箭发动机应用”(NERVA)的合作项目。由于后来美苏之间停止了月球探测和飞往火星的计划,整个项目在1972年项目被彻底关闭,但在十年的时间里科研人员曾经测试了各种各样的“核反应堆”和“发动机,进行了23次热核反应堆测试,为核动力火箭项目提供了宝贵的数据资料。

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NASA1960年代测试核反应堆引擎的设施

热核动力火箭发动机使用核反应堆将液态氢加热到极端的高温产生等离子体,然后再将其通过火箭喷口喷出给火箭产生巨大的推力。这种发动机提供动力的效率要远高于传统的化学燃料发动机,能有效减少飞船飞往火星等深空目的地的飞行时间,也能大幅度的减少燃料用量。同时由于宇航员暴露在太空的时间减少,也能有效地减少宇宙辐射对宇航员身体的影响。即便是非载人的航天器,也能够更快的到达指定位置。这一切势必将为太阳系探索打开一扇新的大门。

经过几十年的技术进步,现在的科研人员已经能够开发出比当年NERVA项目更便宜、更轻量、更安全的热核反应推进装置,一旦将其付诸实施,深空飞行的成本将大大降低。至于2024年的飞行测试将使用什么样的火箭、发动机和载荷,目前都一无所知。不过相比于2018年马斯克在首次试飞“重型猎鹰”火箭时搭载的是一台特斯拉跑车出尽了风头,NASA也可能进行效仿。当然也有可能搭载一些小的立方卫星,但不会在试飞中搭载任何昂贵的探测器,以免造成机毁器亡的惨剧。

美国重启核动力火箭项目 预计2024年试飞全新热核发动机火箭

核动力飞船假想图

可以想象一下,目前世界最昂贵、最大的火箭“太空发射系统”(SLS),如果拥有一个热核动力推进器上面级,将成为更优秀的运载火箭。而SpaceX的星际飞船和蓝色起源的新格伦飞船如果能引入热核动力推进器,它们的星际之旅将会变得更加敏捷与行之有效。

一旦美国启动一个核动力的项目,总会引来国内各界的批评和抗议,但他们必须做好准备。就像1997年卡西尼号土星探测器使用“热核电池”(RTG)提供能源时就引来了不少反核运动的抗议。NASA正在进行综合的研究将核风险降至最低,但这些举措无法阻止抗议和示威者甚至是诉讼,但NASA准备好了回答一些反核人士的质疑。

与此同时,对面的俄罗斯也在2018年宣布了核动力飞船的研制,俄罗斯凯尔迪什研究中心就宣布,将延至一种核动力宇宙飞船飞往太阳系的各个位置,比如在任何时间内发射火星飞船可以7个月内到达(最快4个月),重复飞行10次只做一次保养的飞船引擎,同一台飞船在48小时内便可重复着陆起飞等等。实际上,俄罗斯在核动力飞船的研制从2009年就开始了。

美国重启核动力火箭项目 预计2024年试飞全新热核发动机火箭

俄罗斯展示的核动力火箭引擎样机

​总而言之,一旦热和火箭发动机技术成熟后,整个太空旅行的游戏规则将彻底改变,就像工业革命中蒸汽机的发明一样。