NASA將在2026年前測試核動(dòng)力火箭

如果你想飛往火星，你必須仔細(xì)選擇出發(fā)日期。理想的發(fā)射窗口每26個(gè)月才出現(xiàn)一次，而這些發(fā)射窗口很窄，因?yàn)樾行切枰獙?duì)齊 —— 從字面上來看。

一枚快速火箭可以拓寬這些窗口，并為時(shí)間敏感的貨物和乘客縮短旅行時(shí)間。問題是，今天的化學(xué)火箭的速度受到其所能攜帶的燃料和氧氣的限制。

不過，你可以使用核能——不僅僅是一種放射性熱源，這種熱源可能為長期太空探測器的弱離子推進(jìn)提供動(dòng)力，而且是一個(gè)真正的裂變反應(yīng)堆。這樣的熔爐可以將20kelvin液體氫的涓涓細(xì)流膨脹成2700kelvin氣體的龍卷風(fēng)，使可控量的推進(jìn)劑能夠在火星中途提供強(qiáng)大的推力，然后逆轉(zhuǎn)推力減速。

這正是NASA和DARPA想要建造的，首先是原型，然后是月球火箭，最后是行星際飛行器。7月26日，這些機(jī)構(gòu)披露了該項(xiàng)目的細(xì)節(jié)（https://www.nasa.gov/press-release/nasa-darpa-experts-to-discuss-nuclear-rocket-program-developments/），該項(xiàng)目是與洛克希德·馬丁公司和位于弗吉尼亞州林奇堡的反應(yīng)堆公司BWX Technologies合作的。他們將該項(xiàng)目命名為DRACO，意為敏捷地月行動(dòng)演示火箭（Demonstration Rocket for Agile Cislunar Operations）。

據(jù)悉，該項(xiàng)目計(jì)劃從2026年底開始在太空測試原型。DARPA的DRACO項(xiàng)目經(jīng)理Tabitha Dodson表示，之所以有可能加快速度，是因?yàn)樵汀叭谌肓诉^去深空任務(wù)中的許多傳統(tǒng)硬件”。我們希望擁有一個(gè)高度可靠的太空平臺(tái)，所有除去發(fā)動(dòng)機(jī)的東西風(fēng)險(xiǎn)都很低。

新反應(yīng)堆設(shè)計(jì)的第一階段開發(fā)已經(jīng)完成，費(fèi)用不詳。下兩個(gè)階段的預(yù)算總額為4.99億美元。

如果原型成功，下一步將是建造月球火箭，其速度將使在月球上建造和供應(yīng)基地變得更容易。但真正的回報(bào)將在接到前往火星的命令時(shí)到來。

與此同時(shí)，是否存在軍事用途不得而知。DARPA資助的實(shí)驗(yàn)技術(shù)可能在未來某一天會(huì)很有用，但不一定要具體說明用途。也許核火箭可以將衛(wèi)星從世界的一個(gè)地方發(fā)射到另一個(gè)地方。

核動(dòng)力火箭的想法最初是在20世紀(jì)50年代作為Orion計(jì)劃進(jìn)行的，最終進(jìn)行了地面發(fā)動(dòng)機(jī)測試。這并不理想——某些問題最好在真空中，在零重力條件下進(jìn)行檢查。但是，無論如何，地面試驗(yàn)已經(jīng)不在議程上了。根據(jù)今天的安全要求，研究人員必須捕獲廢氣，清除任何放射性物質(zhì)，并進(jìn)行處理。因此，計(jì)劃將原型放置在700公里高的軌道上，在300年左右的時(shí)間里，它不會(huì)從軌道上墜落回地球。

在發(fā)射過程中，火箭發(fā)動(dòng)機(jī)將配備“毒線”（poison wire），這是吸收了中子的金屬，其作用就像地球上核反應(yīng)堆中的控制棒一樣，控制棒完全插入反應(yīng)中心時(shí)能夠吸收大量中子，以阻止裂變鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的進(jìn)行。

飛行測試將測量許多特性，特別是發(fā)動(dòng)機(jī)的推力（以數(shù)千磅為單位）及其比沖。這只是發(fā)動(dòng)機(jī)及其推進(jìn)劑以1標(biāo)準(zhǔn)重力（9.8米/平方秒）的速度加速自身質(zhì)量所需的時(shí)間。洛克希德·馬丁公司制作的火箭動(dòng)畫可以在這里看到：https://vimeo.com/829198706。

洛克希德·馬丁公司深空探測戰(zhàn)略經(jīng)理Lisa May上個(gè)月告訴國防部，在真空中運(yùn)行的化學(xué)火箭有大約400秒的比沖，但核火箭的比沖“超過700秒，高達(dá)900秒，這就是NASA一直在談?wù)摰膶⑷祟愃蜕匣鹦堑膯栴}”。

該原型還將測試液態(tài)氫（在本例中約為2000公斤）在軌道上的儲(chǔ)存時(shí)間。希望它能持續(xù)幾個(gè)月，這比迄今為止實(shí)現(xiàn)的時(shí)間長了兩個(gè)數(shù)量級(jí)。如果能找到一種方法為軌道核發(fā)動(dòng)機(jī)加油，使其能夠使用多年，那就更好了。今天的上層火箭可能會(huì)持續(xù)12個(gè)小時(shí)，然后變成更多的太空垃圾。

責(zé)任編輯：彭菁