通过与 Darpa 签署开发核动力火箭的协议,NASA 正在寻找一种方便前往火星的方法……那么银河系其他地方呢?在(至少!)四年内的第一次测试启动期间对项目可行性的反应。
核电不仅有利于能源生产:虽然与入侵乌克兰有关的能源紧张局势重新启动了许多民用项目,但现在原子能终于可以进入太空。 NASA确实宣布正在与美国军事技术局(Darpa)合作,通过DRACO项目开发核太空火箭(敏捷地月操作示范火箭,或法语“在地月区域内进行敏捷操作的演示火箭”)。美国宇航局推文中显示了这种推进器的理论动力的第一个目标:将首次载人任务发送到火星。
https://twitter.com/NASA/status/1617906246199218177?ref_src=twsrc%5Etfw%7Ctwcamp%5Etweetembed%7Ctwterm%5E1617906246199218177%7 Ctwgr%5Ec084dbc8019ef7e016e60ce4481acb4e9b7c3a47%7Ctwcon%5Es1_&ref_url=https%3A%2F%2Fbo-pic-franceinfo.francetelevisions.tv%2F
因为如果月亮最近的成功占据了人们的很多注意力阿尔忒弥斯任务– 这应该会导致人类重返月球 – 这颗红色星球仍然是幻想的核心。一方面是埃隆·马斯克的努力,另一方面也是美国宇航局的努力,几十年来一直致力于征服它。这颗行星提出了核热机可以帮助应对的许多挑战。
时间,火星之旅的敌人
在我们讨论引擎之前,让我们考虑一下为什么设计它很重要:时间。虽然月球的固定距离为 384,400 公里,但火星距离我们平均为 2.25 亿公里——近地点为 5600 万公里,远地点为 4.05 亿公里(而且太空发射不会沿直线进行!)。月球旅行已经是技术挑战,而前往火星则不同。当我们的目标是让男性参与时,事情变得更加困难。
除了许多任务已经付出代价的登陆之外,载人火星之旅的难度还与旅行时间有关。时间最多在 180-200 天左右波动。加上探索和返回的时间(大约三年的旅程!),这一持续时间带来了两个基本问题:保护与空间辐射相关的身体健康,以及保护长期与世界隔绝的人类的心理健康。期间。因此,缩短这一持续时间对于降低风险至关重要。这就是原子发挥作用的地方。
比化学发动机更高效的发动机
美国宇航局认为原子能有两种形式:电动核发动机和热核发动机。美国宇航局正在与美国国防部高级研究计划局 (DARPA) 合作开发第二种类型的发动机。这种发动机的工作原理是将核反应堆的热量传递给液体推进剂。热量将液体转化为气体,然后气体膨胀并通过产生推力的喷嘴排出。事实证明,核反应堆的推力比化学发动机的推力更大、效率更高(至少三倍!)。
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这是双重打击,因为这使得减少任务燃料的质量成为可能,NASA 估计燃料质量在 850 到 1,250 吨之间。而且(重要的是)它还可以将人类前往火星的旅行时间缩短至仅 100 天。对于将热核发动机和电动核发动机结合在一起的双模发动机来说,即使功率较小,但能够提供恒定、持久的推力,甚至需要 45-50 天。
从灰烬中升起的推进力
无论选择的解决方案是单峰还是双峰,从理论上讲,核发动机比化学推进具有非常显着的优势。但它也带来了人类迄今为止从未能够克服的风险。无论是出于技术原因还是政治原因。从技术角度来看,显然是可裂变材料造成了首要问题。没有“好的”民用集中区:空间需要,重量在机器的设计中至关重要。因此,选择的都是高度浓缩的军用材料。这也是推动NASA加入Darpa项目的原因。谁仍然是主要承包商,也是唯一有能力获得这种质量的放射性材料的承包商。
过去,美国和苏联都致力于核推进。上世纪 50 年代和 60 年代的美国猎户座计划试图利用爆炸的力量(!)将飞船推进太空。该项目在 20 世纪 60 年代初签订第一个部分核试验条约后最终被埋没。最接近正在开发的发动机也是美国的。叫做涅尔瓦(用于火箭飞行器应用的核发动机),这个项目在1960年到1972年间接替了猎户座。这个核热发动机本来就有望为火星提供推进力,但阿波罗计划的结束标志着它的死亡……而我们还要等到2023年初看看这项技术的有效复活。
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如果这种核推进发动机成为现实,太空核动力的“第一”将只用于大功率推进。因为我们已经有一段时间没有发送了放射性同位素热电发电机(RTG)在太空中。这些设备以钚(美国、俄罗斯)或镅(欧洲)为基础运行,几十年来一直装备在卡西尼号等探测器或毅力号等漫游车上。并使得提供低强度推进和/或电力成为可能(通过电池电力,也可以间接保证推进)。
剩下的就是等待四年,DRACO 将于 2027 年进行首次试飞。如果一切顺利!
来源 : 美国宇航局