美國重啟核動力火箭項目 預計2024年試飛全新熱核發動機火箭

2019年2月美國國會通過的一項預算法案顯示,他們正式批准了宇航局NASA一個價值1億美元的熱核火箭發動機開發項目

。實際上美國自上世紀60年代以來,一直在不停嘗試核動力火箭試驗,但一直沒有里程碑的事件發生。而這次,NASA計劃在2024年前進行一次全新的核動力火箭飛行試驗。值得注意的是,核動力火箭引擎主要用在火箭上面級或者宇宙飛船中,地面助推階段由於地球引力和大氣阻力的原因還是要依靠船通的化學能引擎。

美國重啟核動力火箭項目 預計2024年試飛全新熱核發動機火箭

美國核動力飛船想象圖

1959年NASA與原子能委員會共同啟動了一個叫做“核動力火箭發動機應用”(NERVA)的合作項目。由於後來美蘇之間停止了月球探測和飛往火星的計劃,整個項目在1972年項目被徹底關閉,但在十年的時間裡科研人員曾經測試了各種各樣的“核反應堆”和“發動機,進行了23次熱核反應堆測試,為核動力火箭項目提供了寶貴的數據資料。

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NASA1960年代測試核反應堆引擎的設施

熱核動力火箭發動機使用核反應堆將液態氫加熱到極端的高溫產生等離子體,然後再將其通過火箭噴口噴出給火箭產生巨大的推力。這種發動機提供動力的效率要遠高於傳統的化學燃料發動機,能有效減少飛船飛往火星等深空目的地的飛行時間,也能大幅度的減少燃料用量。同時由於宇航員暴露在太空的時間減少,也能有效地減少宇宙輻射對宇航員身體的影響。即便是非載人的航天器,也能夠更快的到達指定位置。這一切勢必將為太陽系探索打開一扇新的大門。

經過幾十年的技術進步,現在的科研人員已經能夠開發出比當年NERVA項目更便宜、更輕量、更安全的熱核反應推進裝置,一旦將其付諸實施,深空飛行的成本將大大降低。至於2024年的飛行測試將使用什麼樣的火箭、發動機和載荷,目前都一無所知。不過相比於2018年馬斯克在首次試飛“重型獵鷹”火箭時搭載的是一臺特斯拉跑車出盡了風頭,NASA也可能進行效仿。當然也有可能搭載一些小的立方衛星,但不會在試飛中搭載任何昂貴的探測器,以免造成機毀器亡的慘劇。

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核動力飛船假想圖

可以想象一下,目前世界最昂貴、最大的火箭“太空發射系統”(SLS),如果擁有一個熱核動力推進器上面級,將成為更優秀的運載火箭。而SpaceX的星際飛船和藍色起源的新格倫飛船如果能引入熱核動力推進器,它們的星際之旅將會變得更加敏捷與行之有效。

一旦美國啟動一個核動力的項目,總會引來國內各界的批評和抗議,但他們必須做好準備。就像1997年卡西尼號土星探測器使用“熱核電池”(RTG)提供能源時就引來了不少反核運動的抗議。NASA正在進行綜合的研究將核風險降至最低,但這些舉措無法阻止抗議和示威者甚至是訴訟,但NASA準備好了回答一些反核人士的質疑。

與此同時,對面的俄羅斯也在2018年宣佈了核動力飛船的研製,俄羅斯凱爾迪什研究中心就宣佈,將延至一種核動力宇宙飛船飛往太陽系的各個位置,比如在任何時間內發射火星飛船可以7個月內到達(最快4個月),重複飛行10次只做一次保養的飛船引擎,同一臺飛船在48小時內便可重複著陸起飛等等。實際上,俄羅斯在核動力飛船的研製從2009年就開始了。

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俄羅斯展示的核動力火箭引擎樣機

​總而言之,一旦熱和火箭發動機技術成熟後,整個太空旅行的遊戲規則將徹底改變,就像工業革命中蒸汽機的發明一樣。


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