核动力火箭是怎样的，它和传统动力火箭有何区别？

核动力火箭目前应该还处在基本理论阶段，核动力火箭需要搭载反应堆，在火箭发射到太空中的这一段距离还是要用燃料推进器，超高温和地球压力是一个很大的挑战。早在20世纪初，得知居里夫妇提炼出放射性元素镭之后，俄国航天之父齐奥尔科夫斯基就预言："一吨重的火箭只要用一小撮镭，就足以挣断与太阳系的一切引力联系。" 核动力火箭就是用核能作为动力，代替传统的化学能燃料的火箭，核动力火箭无论是在动力上还是续航力上都比传统的火箭有着无可比拟的优势。

核动力火箭技术原理。首先核动力的原理，在目前人类科技只能做到核裂变可控。无论是核反应堆用作核电站或者核反应堆用作舰船。其本质都是利用核裂变反应产生能量，然后用这些能量加热比如水或者液体合金抑或是其他的介质。以水为例。水受热变成高温高压水蒸气去推动发电机或者船用的涡轮机组。

传统火箭技术原理。火箭是一种以火箭发动机为动力的飞行器，它自身带有全部燃料(燃烧剂和氧化剂)，能在火箭发动机喷气推动下飞行。一般说来，火箭喷出气体的速度越大，其所能达到的速度也就越大。火箭由有效载荷(弹头、卫星或其他空间飞行器)、壳体结构(包括燃料容器、仪器舱和发动机舱)、动力装置和控制系统等部分组成。动力装置主要是指供燃料(推进剂)燃烧产生喷气的部分。控制系统是用来调整火箭飞行方向和路线的。按照其动力装置的喷气物质可分为化学能火箭、原子火箭(核火箭)、离子火箭和光子火箭。

所以传统火箭和核动力火箭最大的区别还是在于燃料，从物理形态上讲，传统火箭发动机使用的推进剂有两种形式，一种是液态物质，另一种是固态物质。从理论计算来看最佳液态燃料是液态氢 ，常用的固态燃料有硼氢化钠、二聚酸二异氰酸酯、二茂铁及其衍生物等几种；核动力火箭靠搭载的核反应堆作为推进装置。

很难让人类成为火星。事实上，这太疯狂了。

在50年前的阿波罗计划中，人类使用化学螺旋桨到达了月球，即火箭发动机在室内燃烧燃烧液体氧气和氢气。这具有其优势，例如使美国国家航空航天局开始和停止发动机，该技术是太空旅行中最成熟的技术。从那时起，已经设计了一些新的空间推广技术。但对于人类而言，没有比化学促进更多或更多。

这是一个问题。美国国家航空航天局的基本任务是向火星派四个或更多宇航员，但依靠化学螺旋桨冒险超过每月球可能无法削减它。主要原因是运输大量供应的材料和宇航员到火星需要大量的火箭燃料。即使在一个有利的情况下，地球和火星也连续排列每26个月，火星的任务仍然需要1,000至4,000公吨推进剂。

关于国家科学，工程和医学研究所的新报告提供了一些答案。根据美国宇航局的要求，广泛的专家委员会评估了两个推进修改（核心能源和核电）的可行性，以便在2039年对火星进行人类飞行任务。

“报告的主要内容之一是，如果我们想将人类送到火星，我们希望以可持续的方式这样做，那么核空间就在路上。”在喷气推动实验室委员会的访谈中和写作报告。

没有要求推荐特定技术，每项技术都依赖于核反应，但工作方法是不同的。核热促进涉及火箭发动机，其中核反应堆取代燃烧室，燃烧液体氢用作燃料。核电促销将裂变反应器的热量转化为电能，就像地球上的电力设备一样，通过加速氙的电离推进剂来利用这种能量来产生推力。

与化学推进相比，核促销所需的燃料较少，通常小于500公吨。这将有助于火星飞行任务，其中包括几个优先考虑在红色地球上的货物准备。核促销燃料消耗也与地球和火星提供的排放机会更加一致。在每26个月发生的一些交叉路口中，用化学推进剂完成火星飞行使命所需的推进剂非常高，因此这是不可行的。

从世界上第一个支火箭发射至今，我们会发现其实现代火箭的速度并没有比多年前进步多少。但是在浩瀚遥远的太空里，更快的火箭能够帮助我们更快地到达目的地，甚至能载人到更遥远的星际去旅游，当然这是后话了。然而，随着载人登火星计划不断提上日程，科学家也不断在思考，究竟要如何来提高火箭的速度。事实上，有一个答案，但是似乎令人有一点恐惧，那就是核火箭。我们先来看一个带核反应堆卫星的故事和一个核动力电池的故事。

宇宙-954

苏联曾经在卫星中装入核反应堆发射到太空当中，但是核燃料的敏感性太强，当时的苏联承受着巨大的国际压力，后来这个卫星项目被取消了，这个核反应堆的卫星也宣告失败。

而且苏联的这些间谍卫星最后坠落到了地球表面上，美国和加拿大开展了宇宙-954的残骸碎片回收的项目，有一些卫星碎片还具有很强的放射性，苏联为此支付了3百万加元的赔偿。

然而，随着管制核空间飞行的法律发生了变化，下一代火箭的研制工作已经开始。

旅行者1号

旅行者1号采用的就是核动力电池，然后航天器上还携带了少量的燃料。事实上核能并不是直接用来提供动力的，而是用来提供电力来维持航天器运行的。事实上，航天器在外空中飞行需要的动力很少，更多的是依靠飞行器的惯性，也就是说，刚冲上天是什么速度，它就会以这个速度进行惯性飞行。

需要更快的速度

太空旅行首先是要发射火箭让飞船进入预定的轨道。我们看火箭发射的时候，都会看到火箭喷射上天的那一刻，有许多大型燃料共同燃烧推动着火箭向上。

当宇宙飞船到达太空的时候，为了摆脱地球的引力，那么飞船就需要一定的加速度来逃离，这时候核系统就能派上用场了。如果要探测更远的东西，往往就需要这些动力更强，更得劲的燃料。

更快的火箭不仅能减少宇航员暴露在太空辐射的时间，还能大大增加太空航行的效率，比如飞向海王星花了12年，但是对于人类寿命来说这12年太长了。

推进系统

推进系统主要有火箭推进系统和航空推进系统。当飞船需要脱离地球引力的时候，需要推进系统提供加速度，也就是推力；还要考虑在单位燃料产生的能量，也就是能量密度；最后还要考虑在给定燃料数量的时候产生的推力大小，也就是质量效率。

目前大多使用的都是太阳能电力推进系统和化学推进系统。

电力和化学推进系统

化学航空推进系统能够提供很大的推力，但是化学火箭推进系统的效率就比较一般了，火箭燃料的密度也比较低。比如将宇航员送上月球的火箭升空时需要产生3500万牛顿的力，就携带了95万加仑的燃料。太重了，如果要飞到深空去，燃料很可能都不够用。

电力推进系统主要利用的是太阳能电池板产生的电力产生推力，最常见的方法就是使用电场加速离子，比如在霍尔推进器。通常是用来为卫星提供动力的，质量效率比化学推进高多了，但是产生的推力却相对很小，虽然能量来源在本质上是无限的，但是当它远离太阳时，问题就大了。

核动力火箭

核动力火箭最出彩的地方，就是在理论上克服了太阳能和化学推进系统的弊端。它的能量密度非常的高，核反应堆中使用的铀燃料的能量密度比联氨(一种典型的化学火箭推进剂)高400万倍。比起几十万加仑的燃料，只需少量的铀就能把火箭送入太空，感觉轻松了不少。

两套方法，两个系统

工程师们基于核系统，设计了两个方案。

第一种叫做核热推进。这些系统非常强大，效率一般。类似是制造一个小型核裂变反应堆，加热氢气等气体，然后这些气体通过火箭喷嘴加速以提供推力。NASA的工程师估计，由核热推进技术驱动的火星之旅将比化学燃料火箭短20%-25%，效率是是化学推进系统的两倍以上，也就是说相同质量的推进剂产生的推力多了足足两倍。

第二个是核电力推进。基本原则是利用高能裂变反应堆产生电力，然后为电力推进系统提供动力，就像霍尔推进器一样。这将是非常有效的，大约比核热推进系统的三倍。由于核反应堆可以产生大量的能量，许多单独的电力推进器可以同时运行来产生大量的推力。这其实是更佳的方案，因为效率高且推力高。

既然核动力系统看起来这么吸引人，为什么仍然没有实现呢？

尚未实现的原因

主要有两点，第一是受到法律法规的影响，核能火箭升空的审批异常的复杂；第二点是研究经费不足，因为更多的研究经费仍用在传统燃料的研究之上。

而且核能伴随的安全问题是非常值得警惕的。

小结：

将反应堆带上太空曾被证明过是一件后果非常严重的事情，但是人类为了追求更快更强，在确保飞行员的健康安全和更快的研究成果的情况下，还是很有可能会坚持去研究核动力的火箭。虽然核动力火箭的优越性非常的凸显，但是它也存在一些重大的安全隐患问题。你觉得现在研究核能火箭还为时尚早吗？你支持这种研究吗？

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