核动力火箭可以让宇航员更快到达火星
1075字
2021-02-18 11:57
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火星译客

火星比南极洲更冷,几乎没有氧气,环境恶劣。宇航员旅途时间越长,停留时间越长,他们面临的风险就越大。

这就是科学家们正在寻找减少旅行时间的方法的原因。总部位于西雅图的超安全核技术公司(USNC-Tech)提出了一种解决方案:一种核热推进(NTP)引擎,可以在短短三个月内将人类从地球送到火星。目前,无人飞船最短的飞行时间可能是7个月,但是载人航天预计至少需要9个月。

核动力火箭发动机的构想可以追溯到20世纪40年代,但直到最近,这项技术才作为深空探索的解决方案被重新审视。

核动力火箭发动机的想法可以追溯到20世纪40年代,但直到最近,这项技术才作为深空探索的解决方案被重新审视。

南加州大学科技学院工程主任迈克尔·伊迪斯(Michael Eades)表示,核动力火箭会有更大的威力,其效率将是目前使用的化学发动机的两倍,这意味着它们可以飞得更远、更快,同时燃烧的燃料更少。

他在接受CNN采访时表示:“核技术将把人类的触觉延伸到近地轨道之外,进入深空。”

他说,它除了使人类的太空旅行成为可能,还可以为银河系的商业机会开疆扩土。

更快的太空旅行

今天大多数火箭都是由化学发动机驱动的。NASA空间技术任务理事会的总工程师杰夫·希伊说,这可能会让你到达火星,但这需要很长时间——往返一次至少需要三年。

他说,美国宇航局希望更快到达那里,以减少宇航员在外太空的时间。这将减少他们暴露在空间辐射中的时间,而空间辐射可能导致健康问题,包括辐射病、终生患癌症、中枢神经系统影响和退行性疾病的风险增加。

阿联酋希望这艘小型月球车能发现月球未被探索的部分

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这也将减少任务的总体风险。他补充道:“你工作的时间越长,出现问题的时间就越多。”

这就是为什么宇航局正在谋求开发核动力火箭。

NTP系统使用核反应堆从铀燃料中产生热量。热能加热液体推进剂(通常是液氢),使它膨胀成气体,从后端喷射出去,产生推力。

NTP火箭每单位推进剂产生的推力是化学系统的两倍——这就像说它“每加仑跑两倍的英里,”希伊说。这意味着这项技术可以让宇航员在不到两年的时间内往返火星。

由美国宇航局提供的带有核动力推进系统的宇宙飞船示意图。

然而,建造NTP引擎的主要挑战之一是找到一种能够承受核热引擎内部高温的铀燃料。

USNC-Tech声称已经通过开发一种可以在2700开尔文(4400华氏度)高温下工作的燃料来解决这个问题。

随着其他公司渐渐开发类似的技术,USNC-Tech已经向NASA展示了它的发展。

虽然希伊不愿对任何单独设计的细节发表评论,但他表示,这些进展表明,核引擎是可行的,可以成为“人类探索火星的一个好选择”。

用核动力的选项安全吗?

即使更短的飞行时间可以减少宇航员暴露在太空辐射中的时间,但人们仍然担心飞船内核反应堆释放出的辐射。

伊兹解释说,通过火箭的设计可以缓解这种状况。液体推进剂储存在发动机和机组人员区域之间,可以阻挡放射性粒子,起到“非常好的防辐射屏障”的作用。

南加州大学技术中心的NTP系统在一个火箭机库的效图。该系统大约有13英尺(4米)长。

南加州大学技术中心的NTP系统在一个火箭机库的效图。该系统大约有13英尺(4米)长。

希伊说,机组人员和反应堆之间的距离也提供了一个缓冲,NTP的任何设计都将把生活区放在火箭与反应堆的另一端。

希伊补充说,为了保护地面上的人,NTP的航天器不会直接从地球发射。取而代之的是,一枚常规的化学火箭将它送入轨道,然后它才会启动核反应堆。

他说,一旦进入轨道,它几乎不会造成伤害,因为爆炸和热辐射无法在真空中移动。

他说,如果灾难发生,火箭的反应堆破裂,碎片在数万年内都不会落在地球或任何其他星球上。到那时,放射性物质已经“自然衰变到不再危险的程度”。

空间探测

伊迪斯说,尽管美国南加州大学科技学院目前的单程旅行目标是5到9个月,但核动力技术有潜力将从地球到火星的旅程缩短到90天。

建筑师为迪拜外的沙漠设计了一座火星城市

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更短的旅行时间可能会带来大量的机会。USNC-Tech希望为美国国家航空航天局和国防部等政府机构开发这项技术,并将其应用于商业太空市场。该公司表示,其概念可能有助于为太空旅游和“快速轨道物流服务”提供动力,比如运输卫星或交付能够在太空中修复卫星的航天器。

希伊同意核动力火箭将是打开太阳系大门的关键,但他警告说,在它们得到广泛应用之前可能至少需要20年时间。他说,在国家NTP的火箭将宇航员送往火星之前,还需要进行大量的演示和测试。

他说:“还没有人驾驶过核动力飞机。”“我想在有人买票之前···它还得再飞几次。”

这个故事的早期版本错误地将碳化硅视为火箭燃料中所含的化合物之一。但在新的版本里已经不是这样了。

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