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中国航天:2040年前后实现核动力空间穿梭机的重大突破

航天航空卫星产业 核动力 核反应堆 核能驱动
发布:2021-03-24 10:39:19     来源:观察网

今年2月,中国、美国、阿联酋的火星探测器陆续接近火星,这又引起了一些美国科学家对载人登陆火星的畅想。但这些美国科学家认为,现在的条件不足以支持火星登陆,至少得用上核动力才行。

据美国全国公共广播电台(NPR)2月24日报道,美国国家科学院核动力研究小组主席、独立航天顾问罗杰·迈尔斯(Roger Myers)与他的同事近日发表了一份报告,称核动力火箭很可能是载人登陆火星项目的“核心技术”。

 
NPR报道截图

迈尔斯指出,载人登陆火星任务需要考虑到很多因素,尤其需要考虑抵达火星需要的时间、在火星上停留的时间、飞船返回的可靠性等问题。他认为,解决这些问题的关键就在于尽可能缩短地火往返时间,“尽可能快地完成飞行任务”,而这需要足够的燃料支持。

他的研究小组经估算后认为,以现有的条件,即使最简单的一趟火星登陆之旅,也需要消耗约1000吨推进剂,而这会带来一大堆麻烦:如此多的推进剂必须得用几十个火箭来助推,这既昂贵又危险;若要减少返回地球的推进剂消耗,宇航员可能需要在火星待上近500天,等待合适的时机。

因此迈尔斯和他的小组认为,核动力可能是一个更优选择,它可以用更少的燃料和更短的时间完成火星任务,甚至直接利用核动力发动机的推力借助引力弹弓效应回到地球,这同时也将把宇航员在火星表面停留的时间缩短至一个月。

基于这些观点,他向NASA提议加大核动力火箭的研究投入。“如果我们想要在2039年实现载人登陆火星,就必须大幅增加核动力火箭的研究资金。”迈尔斯说。

 
美科技企业“超安全核能公司”发布的核动力飞船假想图

目前,核动力火箭主要有两种构想:一种是核热火箭,利用核反应堆的热量将液氢加热后喷出,产生强大的气流;另一种则是核电推进火箭,利用核反应堆的电能驱动另一种电推进器。

不过这两种构想实现起来还存在很多困难。报道称,美国国家科学院的研究指出,第一种构想需要开发足够承受反应堆高温的材料和防止燃料泄露的氢储存系统,而第二种构想需要解决反应堆的热量问题,如何设计火箭以合理整合推进器和电力系统也是个难题。

美国关于核动力火箭的构想最早可以追溯到上世纪50年代和60年代。据NPR介绍,当时一个叫做“原子能委员会”机构的科学家提出了一些核动力火箭的构想,并与NASA合作开发原型机。但该项目最后于上世纪70年代初被取消。

上世纪美国的核动力火箭试验,美国国家档案馆视频资料截图

如今核动力火箭的研究又被美国重新提上日程。根据NASA去年12月的公告,现在NASA正在推进对两种核动力火箭方案的研究,并将与美国能源部和国防部合作开发相关技术。美媒还提到,一些美国科技公司也在积极研究核动力火箭。

尽管核动力火箭研发困难重重,但在航天领域后来居上的中国对这个领域也早已有了规划。2018年3月,中国航天科技集团第六研究院院长刘志让在接受中国新闻网采访时曾说,他们正联合相关研究设计单位,开展空间核动力方案论证和关键技术研究工作,后续将形成核热、核电等多种方案。

刘志让表示,中国航天人的目标是:2040年前后实现核动力空间穿梭机的重大突破。

尽管载人登陆火星还有很长的路要走,但各国对于火星的探索从未停止。在2020年的火星探测窗口期,中国、美国、阿联酋先后发射了火星探测器。美国的“毅力号”已于2月19日在火星着陆,并录下首段来自火星的声音;“希望号”是阿联酋首个火星探测器,它于2月9日成功进入环火轨道,并发回了火星照片。

中国首次火星探测任务“天问一号”探测器于2月24日成功实施第三次近火制动,进入近火点280千米、远火点5.9万千米、周期两个火星日的火星停泊轨道。探测器将在停泊轨道上绕行约3个月,环绕器7台载荷将全部开机开始科学探测。探测器设备将对预选着陆区地形地貌、沙尘天气等进行详查,为择机着陆火星做好准备。

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