核动力航天器，安全隐患还是发展趋势？（二）
上次介绍了航天器最常用的核动力装置——同位素热源和同位素电池。这一次介绍听起来更科幻一些的核裂变（聚变）推进技术。提到核裂变，你能想到什么？原子弹？核电站？核动力航母？既然核裂变在地面上已经有这么多的应用了，那能不能应用到太空呢？
一、核动力航天器的核动力类型
文章编号接续上一篇文章《 》。虽然本文题目是核动力火箭，但本文延续上一篇的思路，概述各种类型的核动力航天器，包括核动力火箭。虽然同位素电源和热源是各种航天器应用最广泛的核动力装置，但核反应堆动力装置由于它独特的优势，也成为未来研究的热点。
3. 核反应堆电源
美国的航母上，已经使用了核动力电源，很多潜艇和民用船舶也都应用了核反应堆发电技术。那么航天器上有没有核反应堆呢？
有的，第一个发射到太空的核反应堆电源是1965年随SNAPSHOT卫星发射的SNAP-10A电源，该电源使用核反应堆发电，功率500瓦，设计寿命1年。这是美国发射的唯一一个在轨核反应堆电源，由于卫星故障，该反应堆仅运行了43天就停止工作了。相对来说，前苏联的空间核反应堆技术投入更大，成果更多。1970～1988年，前苏联共发射了34颗使用反应堆电源的航天器，一共用到了两种类型，功率都比美国的要高。此后两国的核反应堆电池技术基本都是地面研究没有再发射到太空过。
相对于前文提到的同位素电源来说，核反应堆电源的功率大很多，少则几百瓦，如美国的SNAP-10A电源功率500瓦，前苏联的两种核反应堆电源都是几千瓦。正在研究的核反应堆电源已经瞄准兆瓦级，也就是百万瓦级。
但缺点是核裂变反应在太空控制更加困难，危险性更高。核动力航母的核反应堆可以用水来冷却，但太空核反应堆多采用液态金属冷却。地面核反应堆通过蒸汽推动涡轮可以发电，太空核反应堆通过温差半导体或者热离子来发电，原理和技术上更复杂一些。另外这种电源的设计寿命一般都比较短，早期的都只有一年的寿命，后来有些概念研究比较长，达到了8年，但还没有投入使用。
最悲剧的是，本来占据足够优势的前苏联解体以后，把最先进的核反应堆电源TOPAZ II送给美国做拆解分析，并与美国合作包括培训美国相关技术人员。在俄罗斯人的帮助下，美国在核反应堆电源的研究方面青出于蓝而胜于蓝，最终研究出了兆瓦级核反应堆电源。
当初世界上最先进的核反应堆电源被送到美国拆解分析
4. 核推进技术
本文题目提到核动力火箭，其实并不是利用有些文章中提到的核爆炸产生推力的，而是利用核能产生等离子体推进火箭的。各国规划中的核推进火箭或者核推进飞船都是基于等离子推进的。
简单总结起来，就是利用高功率核反应堆电源产生足够的电力，然后把火箭燃料液氢、氙或氦等燃料变成等离子体喷出产生强大的推力（核电火箭），或者直接通过核热直接把气体加热成等离子体喷出产生推力（核热火箭）。研究发现，这种核推进技术尤其是核电火箭要比传统火箭的比冲高出数倍，比如美国曾规划过一种比冲为7000秒的离子发动机（计划应用于木星卫星探测轨道器JIMO）。相对来说，比冲最高的氢氧发动机，比冲也不过400-500秒。因此，未来载人星际旅行很有可能采用大功率核推进技术来完成。
美国规划的JIMO在轨效果图
回答开头的问题，美国人能造吗？目前还没有造出核动力火箭，但是在NASA的资助下，美国一家公司完成了200千瓦电功率的VX-200发动机的原理样机的研制、测试和试验。测试数据显示，该款发动机效率高达60%，是目前效率最高的电推进设备。我国在这方面也展开了预研工作，根据规划发展路线图，预计在2040年将在核动力空间穿梭机领取取得突破，随着技术成熟，也有可能提前。
至于爆炸推进的方式，从安全可控无污染的角度分析，至少短期内不会作为重点研究对象。至于核聚变技术，由于在地面上的稳定公关都还没有完成，太空应用研究更是遥遥无期了。
原计划本次内容结束关于核动力航天器的话题，直接把核动力航天器安全问题讨论完。但看看篇幅已经不短了，怕大家看了打瞌睡（毕竟前一篇阅读量比较低），就先写到这里吧。如果有兴趣的朋友，请关注，以后有机会再写一篇关于空间核动力安全的文章。
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