帶有核熱火箭發(fā)動機的敏捷地月行動 (DRACO) 航天器示范火箭的藝術(shù)概念。核熱推進技術(shù)可用于未來美國宇航局載人火星任務(wù)。
在將第一批人類送上火星的競賽中，美國國家航空航天局在核火箭發(fā)動機上押下重注，以將其宇航員送上火星。
今年早些時候，該機構(gòu)宣布與國防高級研究計劃局 (DARPA) 建立合作伙伴關(guān)系，以開發(fā)一種使用核推進力將宇航員運送到火星等深空目的地的火箭。這種技術(shù)將大大縮短到達火星所需的時間，從而降低長時間太空飛行對機上人員的風(fēng)險。
由燃燒液體燃料驅(qū)動的傳統(tǒng)航天器通常需要大約七八個月才能到達紅色星球�？茖W(xué)家們表示，核火箭發(fā)動機至少可以節(jié)省三分之一的時間。
美國宇航局局長比爾尼爾森說，縮短的旅程將使機組人員在執(zhí)行火星任務(wù)時更加靈活。
“你可以讓自己在水面浮出三周、四個星期，然后在合理的時間內(nèi)返回，而不是必須離開兩三年，”他說。
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，在沒有地球大氣層和磁場保護的情況下，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)歐洲航天局的說法，對于前往火星的任務(wù)，這意味著宇航員可能會暴露在比地球高 700 倍的輻射水平下。
為了降低這些風(fēng)險，DARPA——負(fù)責(zé)試驗新技術(shù)和新興技術(shù)的國防部分支機構(gòu)——正在開發(fā)一種由核熱推進提供動力的火箭。該計劃被稱為 DRACO，是敏捷地月行動示范火箭的縮寫。
該系統(tǒng)使用來自裂變反應(yīng)堆的高溫將液體推進劑轉(zhuǎn)化為氣體，然后通過噴嘴將其輸送給航天器提供動力。
據(jù)美國宇航局稱，這種推進方式可以產(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)實驗或其他貨物運送到火星表面。
DARPA 主任史蒂芬妮·湯普金斯 (Stefanie Tompkins) 說：“它可以徹底改變?nèi)藗儗μ湛赡苄缘目捶?mdash;—你可以攜帶什么，你可以多快到達那里。” “你可以更靈活地隨時隨地到達你想要的地方。”
盡管該系統(tǒng)依靠核能運行，但尼爾森表示，它將使用低濃縮鈾，而不是武器級的高濃縮鈾。
“這是安全的核技術(shù)，”他說。
他補充說，核火箭發(fā)動機的測試不會在地球上進行，而是在太空中進行，安全是重中之重。據(jù) NASA 稱，DRACO 的第一次演示最早可能在 2027 年進行。
美國航空航天學(xué)會執(zhí)行主任丹尼爾·鄧巴赫稱，核推進是太空探索向前邁出的重要一步。
他說，火星任務(wù)自然包括對人類健康的無數(shù)風(fēng)險，但核技術(shù)可以限制一些后果，包括對被困在狹窄空間內(nèi)的機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。“人類的大腦如何應(yīng)對在一輛校車大小的東西里待上幾個月又幾個月?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，所有這些挑戰(zhàn)都會成倍增加，所以縮短旅行時間是一件大事。”
核火箭發(fā)動機的藍(lán)圖最初是在 1960 年代制定的。但該計劃在 1979 年三哩島事故和1986 年切爾諾貝利災(zāi)難導(dǎo)致公眾輿論反對核技術(shù)后停滯不前。
Nelson 表示，現(xiàn)在人們對探索替代燃料有了更多的興趣和政治意愿。
湯普金斯說，核推進的希望在 1960 年代就已經(jīng)存在，但該計劃從未能夠發(fā)揮其全部潛力。她說，當(dāng)前的環(huán)境是歷史上將技術(shù)發(fā)展到新水平的“正確時機”。
“當(dāng)我回去閱讀那些日子的報道時，”她說，“我不斷地想起我們都站在巨人的肩膀上。”
