2020年可謂是中國航天事業的大年，在剛剛過去的2019年底，我國成功完成了長征5號運載火箭的第三次發射，成功超越美國。就在長征5號升空的喜悅還未散去的同時，又一個振奮人心的消息被公佈了——我國要研究核動力（火箭）飛船。
那麼問題來了，核動力飛船到底是什麼？
相信看過小說《三體》的人都知道里面的“無工質核聚變飛船”，現實中的核動力飛船會像電影中一樣嗎？
雖說藝術來源於生活，但上述問題的答案卻是“不會”，因為以目前的科學水平來說，人類還造不出無工質推進系統。
那麼我國要研製的核動力飛船會是什麼模樣，運行原理又是如何，接下來一一細說：
目前有關核動力（火箭）飛船的學說大致分為兩個派系，一個叫做脈衝爆炸式核動力，另一種叫做噴射式核動力。
首先說說脈衝爆炸式，有關這一動力方式美國人在上世紀中葉搞過相關研究。1955年進行的獵戶座計劃當中，美國人制造出了一個有關爆炸脈衝的實驗模型：
經過精確的時間計算，在模型的底部持續拋出並引爆炸藥，爆炸產生的衝擊力就會使模型以極高的速度升空而起。理論上最終速度可以達到第一宇宙速度，如果能夠持續完成3萬次的爆炸，那麼從地球到火星的時間僅需短短几個星期。
在獵戶座計劃中，實驗模型的重量高達880噸，最大負載重量為300噸。
雖然理論上可行，但事實上如果想要飛船順利升空，每隔十幾秒就要引爆一顆相當於2萬噸原子彈的炸藥，很顯然沒有國家願意這麼幹。而且美國在1963年簽署了《禁止在大氣層、外層空間和水下進行核武器試驗條約》，使得獵戶座計劃也就被停止了。
第二種動力方式就是核噴射式動力。其實核動力在目前有許多國家在研究，核動力潛艇、核動力航母已經開始服役。至於核動力火箭，簡單來說就是以核反應堆為動力來源的離子火箭發動機。
相比於現在使用的燃料發動機，核反應堆發動機將成為未來航天首選的動力裝置。
為什麼呢？原因很簡單，這裡涉及到一個專業名詞，比衝。
先解釋一下什麼是比衝，它是衡量火箭或飛機發動機效率的重要屋裡參數，比衝的定義為單位推進劑內所產生的衝量，國際單位為秒（s）。
看一下不同的發動機的比衝：
離子推進器的比衝與普通飛機上所用的渦輪扇發動機可達到3000s，這已經是一個相當大的輸出功率，但VASIMR（可變比衝等離子）火箭的比衝比是離子推進器的十倍。
▲VASIMR發動機
雖然VASIMR的推力極大，但其是一種需要依靠高功率電磁波來加熱電離工質的“電火箭”。以目前的技術水平，想讓VASIMR產生1千克的推力，需要消耗的電能大約為1000瓦。所以想要VASIMR具有足夠大的推力，大功率發電設備是必須條件。
一個可真正用起來的VASIMR大約需要200MW的電力供應。200MW是多大的電量呢？大概兩個核電站那麼大吧。
▲三門核電站
這是三門核電站的兩個AP1000反應堆，每個重67噸、直徑達2米、高6.5米輸出毛功率為125MW。
也就是說飛船上至少要有兩個這種反應堆才可以達到200MW的動力輸出。
這對於一個大型的宇宙飛船來說還是可選方案，但是加上火箭發動機和作為工質的推進劑（氫和氙）整體的質量依舊會超過800噸。
目前呢，各國在核動力火箭的研發上就卡在“重量”這裡了。
目前搞這個核動力火箭發動機最先進的是俄羅斯的TEM計劃。他們從2007年就開始搞這個東西。按照戰鬥民族的思想來說一切靠“堆料硬剛”。
他們弄了一套核動力推進的火箭系統，依靠鈾-235為核心的核反應堆對氖氣和氙氣的混合氣體加熱（間作冷卻劑），並通過核反應堆產生的電力電離被加熱的氖氣和氙氣作為工質推動火箭前進。
▲被電離的氙氣
目前俄羅斯取得的成績是，反應堆的熱功率達到了3.8MW，電功率達到了1MW，比衝達到了7000s，整個設備的安裝質量為7噸。在2019年年底公佈的數據是利用這個核動力火箭可以在一個半月內推動一個小的載荷到達火星。
從總體上來說，現在核動力火箭的技術框架已經特別清晰，對於所需要的關鍵技術也都已經實現了。
這次如果我們要搞核動力火箭，從技術積累上來說其實並不是什麼難的問題。但要搞一個相當巨大可以載人的飛船則還是技術難點問題。因為——這依舊是依靠噴射工質為主要推進方式的火箭設備，依然是工質的多少決定了最終飛行速度和飛行距離。
至於無工質發動機行不行？以太陽的輻射量來說，地球上每平方米可以有4.6 µPa的壓強。如果轉化成推進宇宙飛船前進的動力，那麼則需要比太陽高出幾十億倍的光輻射量。即使是在月球軌道上開啟無工質發動機，也可以迅速地燒掉地球上的一切。
因此無工質推進的方案都是使用大面積的太陽帆。
而從飛船底部發光的設計——還依舊停留在科幻小說中。
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