騰訊科學(xué)訊（Everett/編譯）據(jù)國外媒體報(bào)道，美國宇航局科學(xué)任務(wù)理事會副主任約翰·格倫斯菲爾德認(rèn)為人類必須研制出核聚變動力的火箭，傳統(tǒng)的化學(xué)能火箭不適合進(jìn)行星際旅行，即便是在太陽系之內(nèi)的行星際飛行，核動力火箭將提供更快的速度和強(qiáng)大的能量源，也可以解決登陸其他行星時(shí)所遇到的能源問題。核聚變火箭將大大縮短深空飛行的時(shí)間，為人類充分探索和利用太陽系開辟道路，美國宇航局目前正在研制核動力火箭動力系統(tǒng)，此類發(fā)動機(jī)將是下一個(gè)重大的科技飛躍，可以想象，如果我們能在一兩個(gè)月之內(nèi)前往土星，那將是多么美妙的情景。
核動力技術(shù)可為星際航行帶來強(qiáng)大的能量源和續(xù)航力，如果進(jìn)行火星之旅，可減少宇航員暴露在宇宙射線下的風(fēng)險(xiǎn)，人類如果需要進(jìn)入深空，就必然要放棄傳統(tǒng)的化學(xué)能火箭
上世紀(jì)美國宇航局等機(jī)構(gòu)論證的NERVA核動力火箭發(fā)動機(jī)，被用于火星之旅項(xiàng)目
傳統(tǒng)的火箭發(fā)動機(jī)可分為固態(tài)和液體發(fā)動機(jī)，固體火箭發(fā)動機(jī)的燃料為固態(tài)，其特點(diǎn)為維護(hù)簡單，結(jié)構(gòu)較輕，適合于質(zhì)量較小的推力要求，目前用于中小型火箭。液體火箭發(fā)動機(jī)的燃料以液態(tài)為主，比如航天飛機(jī)使用液態(tài)氫和液態(tài)氧作為動力，可快速燃料釋放強(qiáng)大能量。適用于大型火箭，比沖明顯優(yōu)于固態(tài)火箭發(fā)動機(jī)，但液體火箭發(fā)動機(jī)結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，加注燃料和維護(hù)更換都具有一定危險(xiǎn)性。6月11日發(fā)射升空的長征2F型火箭是典型的液態(tài)燃料火箭，四個(gè)捆綁式助推器、芯一級和芯二級都采用了液體火箭發(fā)動機(jī)。
有些運(yùn)載火箭則使用固態(tài)和液態(tài)發(fā)動機(jī)作為混合動力，比如阿麗亞娜五型ES火箭，就使用了固態(tài)助推火箭，航天飛機(jī)也使用了固體火箭助推器。美國宇航局的專家認(rèn)為，傳統(tǒng)的化學(xué)能火箭可以讓人類抵達(dá)遙遠(yuǎn)的太陽邊緣，但是需要花費(fèi)更多的時(shí)間，比如往返火星的探索之旅，美國宇航局計(jì)劃表中提到的時(shí)間為2030年代中期，需要花費(fèi)大約500天的時(shí)間，如果我們能加快飛行速度，并配合有效的減速發(fā)動機(jī)，就可以減少宇航員在空間飛行中受到的輻射劑量，較短的旅程也可以節(jié)省食物和水。
美國宇航局和世界各地的研究機(jī)構(gòu)正在研發(fā)先進(jìn)的宇宙飛船推進(jìn)技術(shù)，其中包括只在科幻小說中才能耳聞的“曲速推進(jìn)”發(fā)動機(jī)，物質(zhì)和反物質(zhì)動力系統(tǒng)等，雖然這些動力系統(tǒng)對現(xiàn)有的航天科技而言顯得遙不可及，但是在這個(gè)探索過程中可能會有其他重大的發(fā)現(xiàn)。除了核動力發(fā)動機(jī)外，太陽帆技術(shù)似乎是目前最容易實(shí)現(xiàn)的航天動力，目前美國宇航局和日本空間機(jī)構(gòu)已經(jīng)測試了空間太陽帆技術(shù)，但空間太陽帆為動力的飛船可能只適合超遠(yuǎn)距離的空間飛行，其加速過程較為緩慢。
科學(xué)家認(rèn)為核動力火箭是未來一段時(shí)間可實(shí)現(xiàn)新型宇航動力，而核聚變技術(shù)用于宇宙飛船可能還需要很長的路要走，目前還沒有成熟的可控核聚變反應(yīng)堆，使用核裂變技術(shù)研發(fā)動力系統(tǒng)或許也是一個(gè)途徑。美國宇航局先進(jìn)概念研究所提出了幾種核聚變發(fā)動機(jī)的方案，根據(jù)華盛頓大學(xué)的科學(xué)家計(jì)算，使用核聚變技術(shù)可大大縮短火星之旅的時(shí)間，我們可以在一個(gè)月之內(nèi)將宇航員送上火星，比500天的時(shí)間還少很多。
盡管過去幾十年內(nèi)科學(xué)家已經(jīng)投入了大量資金研發(fā)可控核聚變技術(shù)，但目前依然沒有制造出實(shí)用化的聚變堆，更不用說短期內(nèi)作為宇宙飛船的動力系統(tǒng)，格倫斯菲爾德認(rèn)為核聚變技術(shù)是未來三十年內(nèi)需要有所突破的宇航動力，人類要想進(jìn)入更遙遠(yuǎn)的宇宙深空，動力系統(tǒng)需要進(jìn)行革命性地突破，地球上的可控核聚變研究應(yīng)該加快腳步，然后開始測試空間核聚變動力。
在第36屆推進(jìn)器大會上，美國宇航局就提出了核動力火箭技術(shù)，只需一次發(fā)射就可以完成太陽系內(nèi)側(cè)行星的探索。1946年，美國宇航局與美國空軍聯(lián)合開展了NERVA 計(jì)劃以及Rover 計(jì)劃，試圖打造出核動力推進(jìn)技術(shù)，NERVA 發(fā)動機(jī)包括反應(yīng)器、渦輪泵以及推進(jìn)劑存儲設(shè)備等；蘇聯(lián)研究人員在上個(gè)世紀(jì)50年代計(jì)劃在飛行器上安裝四臺核動力渦輪發(fā)動機(jī)，這些核動力技術(shù)都是基于核裂變技術(shù)，在這方面我們有著較為成熟的技術(shù)。
常見的核裂變技術(shù)發(fā)動機(jī)包括核脈沖火箭、核電火箭、核熱火箭以及核沖壓火箭等，以核熱火箭為例，其反應(yīng)堆結(jié)構(gòu)比陸基核電站的規(guī)模要小很多，鈾-235的純度要求更高，達(dá)到90%以上，在高比沖要求下，發(fā)動機(jī)核心溫度將達(dá)到3000K左右，需要耐高溫性能極佳的材料。核動力技術(shù)用于太空環(huán)境時(shí)，也會面臨核輻射的危險(xiǎn)，如果克服這些困難，那么在核聚變發(fā)動機(jī)無法實(shí)現(xiàn)的前提下，核裂變發(fā)動機(jī)技術(shù)也能為太陽系內(nèi)的探索服務(wù)，甚至可進(jìn)行無人飛船恒星際之旅，可帶來強(qiáng)大續(xù)航力，這是傳統(tǒng)化學(xué)能發(fā)動機(jī)所不能比擬的。
