美國(guó)宇航局在核火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的幫助下將目光投向了火星

帶有核熱火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的敏捷地月行動(dòng) (DRACO) 航天器示范火箭的藝術(shù)概念。核熱推進(jìn)技術(shù)可用于未來(lái)美國(guó)宇航局載人火星任務(wù)。

在將第一批人類送上火星的競(jìng)賽中，美國(guó)國(guó)家航空航天局在核火箭發(fā)動(dòng)機(jī)上押下重注，以將其宇航員送上火星。

今年早些時(shí)候，該機(jī)構(gòu)宣布與國(guó)防高級(jí)研究計(jì)劃局 (DARPA) 建立合作伙伴關(guān)系，以開(kāi)發(fā)一種使用核推進(jìn)力將宇航員運(yùn)送到火星等深空目的地的火箭。這種技術(shù)將大大縮短到達(dá)火星所需的時(shí)間，從而降低長(zhǎng)時(shí)間太空飛行對(duì)機(jī)上人員的風(fēng)險(xiǎn)。

由燃燒液體燃料驅(qū)動(dòng)的傳統(tǒng)航天器通常需要大約七八個(gè)月才能到達(dá)紅色星球。科學(xué)家們表示，核火箭發(fā)動(dòng)機(jī)至少可以節(jié)省三分之一的時(shí)間。

美國(guó)宇航局局長(zhǎng)比爾尼爾森說(shuō)，縮短的旅程將使機(jī)組人員在執(zhí)行火星任務(wù)時(shí)更加靈活。

“你可以讓自己在水面浮出三周、四個(gè)星期，然后在合理的時(shí)間內(nèi)返回，而不是必須離開(kāi)兩三年，”他說(shuō)。

更短的往返行程也意味著宇航員在太空中接觸到的宇宙輻射更少。研究表明，在沒(méi)有地球大氣層和磁場(chǎng)保護(hù)的情況下，人類僅在太空中一天就能受到相當(dāng)于地球上一整年的輻射。根據(jù)歐洲航天局的說(shuō)法，對(duì)于前往火星的任務(wù)，這意味著宇航員可能會(huì)暴露在比地球高 700 倍的輻射水平下。

為了降低這些風(fēng)險(xiǎn)，DARPA——負(fù)責(zé)試驗(yàn)新技術(shù)和新興技術(shù)的國(guó)防部分支機(jī)構(gòu)——正在開(kāi)發(fā)一種由核熱推進(jìn)提供動(dòng)力的火箭。該計(jì)劃被稱為 DRACO，是敏捷地月行動(dòng)示范火箭的縮寫(xiě)。

該系統(tǒng)使用來(lái)自裂變反應(yīng)堆的高溫將液體推進(jìn)劑轉(zhuǎn)化為氣體，然后通過(guò)噴嘴將其輸送給航天器提供動(dòng)力。

據(jù)美國(guó)宇航局稱，這種推進(jìn)方式可以產(chǎn)生更大的推力，效率至少是化學(xué)火箭的三倍。這意味著需要在船上攜帶更少的燃料，從而騰出空間將更多設(shè)備、科學(xué)實(shí)驗(yàn)或其他貨物運(yùn)送到火星表面。

DARPA 主任史蒂芬妮·湯普金斯 (Stefanie Tompkins) 說(shuō)：“它可以徹底改變?nèi)藗儗?duì)太空可能性的看法——你可以攜帶什么，你可以多快到達(dá)那里。” “你可以更靈活地隨時(shí)隨地到達(dá)你想要的地方。”

盡管該系統(tǒng)依靠核能運(yùn)行，但尼爾森表示，它將使用低濃縮鈾，而不是武器級(jí)的高濃縮鈾。

“這是安全的核技術(shù)，”他說(shuō)。

他補(bǔ)充說(shuō)，核火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的測(cè)試不會(huì)在地球上進(jìn)行，而是在太空中進(jìn)行，安全是重中之重。據(jù) NASA 稱，DRACO 的第一次演示最早可能在 2027 年進(jìn)行。

美國(guó)航空航天學(xué)會(huì)執(zhí)行主任丹尼爾·鄧巴赫稱，核推進(jìn)是太空探索向前邁出的重要一步。

他說(shuō)，火星任務(wù)自然包括對(duì)人類健康的無(wú)數(shù)風(fēng)險(xiǎn)，但核技術(shù)可以限制一些后果，包括對(duì)被困在狹窄空間內(nèi)的機(jī)組人員造成的心理傷害。

“離家這么久有心理方面的影響，”Dumbacher 說(shuō)。“人類的大腦如何應(yīng)對(duì)在一輛校車(chē)大小的東西里待上幾個(gè)月又幾個(gè)月?我們?nèi)绾伪３中撵`的愉悅?我們?nèi)绾伪３质繗?當(dāng)你去火星時(shí)，所有這些挑戰(zhàn)都會(huì)成倍增加，所以縮短旅行時(shí)間是一件大事。”

核火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的藍(lán)圖最初是在 1960 年代制定的。但該計(jì)劃在 1979 年三哩島事故和1986 年切爾諾貝利災(zāi)難導(dǎo)致公眾輿論反對(duì)核技術(shù)后停滯不前。

Nelson 表示，現(xiàn)在人們對(duì)探索替代燃料有了更多的興趣和政治意愿。

湯普金斯說(shuō)，核推進(jìn)的希望在 1960 年代就已經(jīng)存在，但該計(jì)劃從未能夠發(fā)揮其全部潛力。她說(shuō)，當(dāng)前的環(huán)境是歷史上將技術(shù)發(fā)展到新水平的“正確時(shí)機(jī)”。

“當(dāng)我回去閱讀那些日子的報(bào)道時(shí)，”她說(shuō)，“我不斷地想起我們都站在巨人的肩膀上。”