技经观察丨“核”心竞争——深空探索前景非常让人期待

发布时间：2023-08-23 09:43:23 所属栏目：动态来源：

导读：当前，全球太空探索进入大发展时代，飞得更快、飞得更远成为航天大国追求的更高目标。核动力火箭具有功率高、比重大、工作时间长等特点，十分契合深空探索、深空运输等任务需求，是未来太空运输技术发展的重要方向之

当前，全球太空探索进入大发展时代，飞得更快、飞得更远成为航天大国追求的更高目标。核动力火箭具有功率高、比重大、工作时间长等特点，十分契合深空探索、深空运输等任务需求，是未来太空运输技术发展的重要方向之一。NASA副首席技术官大卫·施泰茨曾表示，为实现人类火星任务，美国应创建国家太空核推进实验室，开发太空核推进这一将改变太空旅行游戏规则的关键技术。

一、太空核推进技术将为深空探索带来新动力

核动力火箭发动机工作原理与液体火箭类似，借助核反应堆替代化学燃烧室，利用核反应释放的热量直接加热工质，使其从喷管中高速喷出，从而产生巨大推力。根据反应类型不同，核动力火箭发动机可分为核裂变和核聚变两类。核裂变火箭发动机采用核裂变反应堆，并且采用分子量最低的氢作为工质，可得到极高的喷气速度，其速冲比化学能火箭高出数倍，达到1000秒。核聚变火箭发动机利用核聚变反应堆产生的热能及时有效地转化为核反应堆的电能，推进发动机的方式目前主要包括脉冲核聚变推进和脉冲磁约束核聚变推进。

二、美国高度重视核热推进技术在太空领域的探索应用，积极推进核热火箭研制进程

美国作为太空大国对核热推进技术研究由来已久。美国自20世纪50年代中期以来实施了多项核火箭计划，包括“核火箭开发计划”（ROVER）、“用于太空推进的核火箭发动机的研制计划”（NERVA）、“太空核热推进计划”（SNTP）、“太空探索倡议”计划(SEI)、“普罗米修斯计划”、“载人登陆火星计划”等。据统计，NASA在1959-1972年之前进行过23次核热推进反应堆测试，并研制了核动力发动机，但随着1972年美国国会放弃登上火星的计划，相关工程和技术服务随之终止。

三、俄罗斯推进核动力太空拖船技术研发

“宙斯”太空拖船核反应堆将能满足拖船在地球轨道与太空站之间的穿梭任务，还能助力月球基地建设，更有望执行深空探测任务。“宙斯”太空拖船装备有兆瓦级核动力装置，可在200天内实现从近地球轨道向月球轨道运载10吨有效载荷的能力，并可为轨道站或着陆舱提供电力支持。未来，“宙斯”不仅可为航天器推进系统提供动力，还可为月球、火星、金星和小行星带等深空探测任务提供动力支持。“宙斯”深海拖船的研发将有助于提升月球基地项目和人类对太空的持续探索。

四、英国公司探索核聚变火箭推进技术

2023年7月，英国脉冲性聚变公司（Pulsar Fusion）称其正在建造一款核聚变火箭发动机。该款发动机采用直接聚变驱动（Direct Fusion Drive，DFD），是一种紧凑型核聚变发动机，可为航天飞船提供推力和电力。该发动机使用氘和氦3作为推进剂，可提供10-101牛的推力，速度可达80万千米/小时，能够将火星任务时间缩短一半，并使土星任务时间从10年缩短到2年。该公司的数据模型显示，核聚变发动机具备在4年内将质量约1吨的航天器推进到冥王星的能力（美国“旅行者”2号探测器飞行12年才飞掠冥王星），还可为有效载荷提供约2兆瓦的电力支持。

五、深空探索未来可期

人工智能深空探索是人类探寻深处的宇宙奥秘、不断拓展空间宇宙生命的认知、一步一个脚印踏踏实实地实施技术创新的重要研究领域。核动力技术作为具有颠复潜力的深空推进技术将为人类加快科学探索步伐提供“新引擎”，为月球开发、载人探火、小行星研究以及太阳系边缘探索等任务提供关键技术支撑。目前，美国、俄罗斯、英国、印度等国家正在积极推进太空核动力技术研发，并在不同技术路径上开展探索，一旦实现应用突破，将获得新的太空技术优势。为加速推进航天强国建设，中国也应抓住时机，以深空探索运输系统需求为牵引，围绕核动力火箭技术开展论证和研究工作，助力中国探索太空的脚步迈得更稳更远。

（编辑：汽车网）

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