核能这么强,为什么没有核动力火箭?

人类前往火星,是远距离载人航天的开始,然而火箭的燃料和速度,是太空探索的最大阻碍。

提到能源,我们很容易想到“核能”!没错,核动力火箭是很好的解决方式,与传统燃料相比,核动力拥有很多优势,可以为火箭提供更高效的能源。

但是,为什么没有完全依靠核能的“核动力火箭”?

人类的“太空能源”

太空旅行的基础,就是逃离地球引力进入太空。

进入太空后,太空船就需要额外的加速度,帮助人类探索到更远的区域。太空非常巨大,一切都十分遥远,人类发射海王星探测器,经过12年才拍下海王星的照片,缓慢的速度让天文学家需要等待数十年,才能获得信息。

众多有能力的天文学家,等待小半生去获得实时信息,无疑是一种资源浪费。

选择太空燃料,需要考虑三个因素:

  • 推力:燃料能够提供的最大推进力。

  • 质量效率:一定数量的燃料,可以产生多少推力。

  • 能量密度:一定数量的燃料,可以产生多少能量。

目前人类最常用的化学燃料,推力十分出色,但质量效率和能量密度都不高。土星五号将宇航员带到月球,消耗了3600立方米燃料,产生了3500万牛顿的推力。

化学燃料的局限性显而易见,想要到达更远的地方,就要携带笨重的燃料箱。

除了化学燃料,太阳能也是太空飞行的重要能源,太阳能主要用于卫星供电。

太阳能几乎是无限的能源,其质量效率是化学燃料的5倍!但推力只有3牛顿,这意味着使用太阳能在太空加速一辆汽车,需要3个小时才能将速度提升到60码。

太阳能来源于恒星,距离恒星越远,实际效果越差,因此也存在较大的局限性。

核动力火箭

核能运用到火箭上并非易事,但无论用何种方式,核能都比化学燃料的效率高出2-3倍。

人类的核潜艇,使用小型的核裂变反应堆——利用反应堆的热量加热气体,将其喷射出去获得推力。这种方式可以用于推动火箭,并且可以长时间提供稳定推力。

NASA的模拟数据表示:利用小型核裂变反应堆提供能量,人类火箭能够在飞行时间上节约四分之一。

作为太空任务,很多科学家不希望核动力火箭局限于“小型核裂变反应堆”。

未来时间的太空任务周期会越来越长,科学家希望在火箭上安装“核电系统”,利用大功率核裂变反应堆,在满足火箭推进力的同时,为火箭提供电力保障,就像带着“核电站”在太空旅游。

核动力火箭如果拥有“核电系统”,将获得无限的潜力,人们可以在飞船上额外安装电动推进器,进一步提升飞行效率。

为什么没有核动力火箭?

在太空利用核动力,想到的第一个问题就是:辐射怎么办?

太空飞船上携带核反应堆,宇航员将受到水平较高的核辐射,太空本身就对宇航员的健康不利,加上核辐射影响,可能会对宇航员造成持续一生的影响。

听起来很严重,然而事实并非如此。核反应堆确实存在较高的辐射,但可以通过各类防护手段降低辐射影响,更重要的是,使用核动力火箭,可以减少四分之一的太空旅行时间!

人类离开地球保护的那一刻开始,就会受到各类太空辐射,远距离载人航空可能需要在太空生存数年。

如果宇航员使用核动力火箭呢?12个月的“辐射套餐”瞬间变成3个月!只要宇航员得到足够的辐射保护,核动力火箭甚至可以保护宇航员的人身健康。

核动力火箭最大的阻碍,是核项目的种种限制。

由于世界对核项目的敏感性,让核动力火箭很难得到批准,也无法得到足够的经费。但情况出现改善,2019年NASA获得核热推动项目的批准,并且得到了1亿美元的项目预算。

随着世界对核动力火箭的关注,在10年内,核动力火箭或许就能飞向太空,这将是远距离载人航空的新纪元!