速度更快的航天飛船在很多方面上都占據(jù)優(yōu)勢(shì)，而核動(dòng)力火箭（nuclear powered rocket）就是給飛船加速的一種方法。與傳統(tǒng)燃燒燃料的火箭或是現(xiàn)代太陽(yáng)能電推進(jìn)火箭相比，核動(dòng)力火箭具有許多優(yōu)勢(shì)，但在過(guò)去的40年中，美國(guó)只有8次航天發(fā)射用到了核反應(yīng)堆。
在2019年，規(guī)范核航天飛行的相關(guān)法規(guī)發(fā)生了變化，下一代火箭的工作也已經(jīng)重新開始了。
為什么要追求速度？
太空旅行的第一步涉及的就是用火箭將飛船發(fā)射進(jìn)入軌道，人們?cè)谙氲交鸺l(fā)射時(shí)會(huì)在腦海中刻畫出大型燃燒燃料的發(fā)動(dòng)機(jī)，也就是發(fā)射火箭，由于地球重力的限制作用，在可預(yù)見的未來(lái)發(fā)射火箭都不太可能消失。
一旦飛船到達(dá)太空，事情就會(huì)變得有趣起來(lái)。為了逃脫地球的引力前往深空中的目的地，飛船需要額外的加速度，這個(gè)時(shí)候核系統(tǒng)就能發(fā)揮作用了。如果宇航員想要探索比月球或者火星更遠(yuǎn)的地方，他們將需要以非常非常快的速度前進(jìn)。宇宙如此浩瀚，一切都遙不可及。
火箭速度更快對(duì)于長(zhǎng)距離太空旅行來(lái)說(shuō)更有利的原因有兩個(gè)：一是安全性，二是時(shí)間性。
前往火星旅行的宇航員將會(huì)被暴露在非常高的輻射水平中，這可能導(dǎo)致嚴(yán)重的長(zhǎng)期健康問(wèn)題，例如癌癥和不育癥。輻射防護(hù)能起到一定的保護(hù)作用，但是它非常沉重，并且任務(wù)越長(zhǎng)，需要的防護(hù)就越多。減少輻射暴露更好的方法則是更快地到達(dá)目的地。
宇航員的人身安全還只是其中一個(gè)好處。隨著各大太空機(jī)構(gòu)進(jìn)一步深入太空，從無(wú)人飛行任務(wù)中盡可能快地獲取數(shù)據(jù)變得非常重要。旅行者2號(hào)（Voyager-2）花了漫長(zhǎng)的12年時(shí)間才到達(dá)海王星，飛掠過(guò)海王星時(shí)拍下了一些令人難以想象的照片。如果旅行者2號(hào)具有更快的推進(jìn)系統(tǒng)，那么天文學(xué)家其實(shí)可以更早地獲得這些照片和其中包含的信息。
高速的優(yōu)勢(shì)顯而易見，但為什么核系統(tǒng)更快些呢？
土星5號(hào)運(yùn)載火箭高約363英尺（110米），主要的組成部分是一個(gè)燃料箱。
圖片漢化：哇喳
當(dāng)下的系統(tǒng)
一旦飛船逃脫了地球的引力，在比較任何推進(jìn)系統(tǒng)時(shí)都有三個(gè)重要方面需要考慮：
推力（Thrust）：系統(tǒng)能以多快的速度對(duì)飛船進(jìn)行加速
質(zhì)量效率（Mass efficiency）：對(duì)于給定的燃料質(zhì)量，系統(tǒng)可以產(chǎn)生多少推力
能量密度（Energy density）：給定質(zhì)量的燃料可以產(chǎn)生多少能量
如今，最常用的推進(jìn)系統(tǒng)是化學(xué)推進(jìn)系統(tǒng)（chemical propulsionsystem），即常規(guī)燃燒燃料的火箭推進(jìn)系統(tǒng)，以及太陽(yáng)能電推進(jìn)系統(tǒng)（solar-powered electric propulsion system）。
化學(xué)推進(jìn)系統(tǒng)能提供很大的推力，但化學(xué)火箭的質(zhì)量效率并不是特別高，火箭燃料的能量密度也不高。將宇航員送上月球的土星5號(hào)運(yùn)載火箭（Saturn V）在升空時(shí)產(chǎn)生了3500萬(wàn)牛頓的力，運(yùn)載了95萬(wàn)加侖（約36萬(wàn)升）的燃料。盡管大部分燃料用于使火箭進(jìn)入軌道，但局限性顯而易見：去任何地方都需要大量沉重的燃料。
電推進(jìn)系統(tǒng)則是利用太陽(yáng)能電池板產(chǎn)生的電能來(lái)產(chǎn)生推力，最常見的方法是使用電場(chǎng)對(duì)離子進(jìn)行加速，例如在霍爾推力器（Hall thruster）中。電推進(jìn)系統(tǒng)通常用于給衛(wèi)星供電，其質(zhì)量效率比化學(xué)推進(jìn)系統(tǒng)高出5倍以上，但是相對(duì)而言電推進(jìn)系統(tǒng)產(chǎn)生的推力卻要小得多，大約只有3牛頓，換種更容易理解的說(shuō)法，也就是只能在大約兩個(gè)半小時(shí)內(nèi)讓汽車從0加速到97千米/小時(shí)。電推進(jìn)系統(tǒng)的能量來(lái)源，也就是太陽(yáng)，本質(zhì)上是取之無(wú)禁用之不竭的，但實(shí)際上航天器距離太陽(yáng)越遠(yuǎn)，太陽(yáng)能的作用就越微小。
核動(dòng)力火箭之所以擁有前途，原因之一就在于它們提供的能量密度之大令人難以置信。核反應(yīng)堆中使用的是鈾（U）燃料，產(chǎn)生的能量密度比典型的化學(xué)火箭推進(jìn)劑肼（N2H4）要高400萬(wàn)倍。與攜帶成千上萬(wàn)升的化學(xué)燃料相比，將少量鈾燃料送入太空要容易得多。
除了能量密度，核動(dòng)力系統(tǒng)的推力和質(zhì)量效率又如何呢？
第一枚核熱火箭建于1967年，在上圖的背景中可以看到。前景是容納反應(yīng)堆的保護(hù)殼。
圖片來(lái)源：約翰·弗雷薩尼托工作室（John Frassanito＆Associates）/維基百科
為什么目前還沒有核動(dòng)力火箭呢？
核熱推進(jìn)系統(tǒng)的研究自1960年代以來(lái)就開始了，但到現(xiàn)在為止仍沒有應(yīng)用在太空飛行中。
1970年代，美國(guó)首次實(shí)施了一系列法規(guī)，基本上要求所有的核太空項(xiàng)目都要經(jīng)過(guò)多個(gè)政府機(jī)構(gòu)的逐案審查和批準(zhǔn)，并且還要獲得總統(tǒng)的明確批準(zhǔn)。除此之外，核火箭系統(tǒng)研究的資金也非常短缺，這種大環(huán)境阻礙了用于太空探索核反應(yīng)堆的進(jìn)一步發(fā)展。
當(dāng)特朗普政府在2019年8月發(fā)布總統(tǒng)備忘錄（presidential memorandum）之時(shí)，這一切都發(fā)生了改變。在堅(jiān)持保證核動(dòng)力發(fā)射盡可能安全的前提下，政府的新指示允許使用少量核材料的核任務(wù)跳過(guò)多機(jī)構(gòu)的批準(zhǔn)程序，例如，只需像NASA這樣的贊助機(jī)構(gòu)證明任務(wù)符合安全建議即可；當(dāng)然，更大型的核任務(wù)還是需要走完此前規(guī)定的一系列程序。
隨著法規(guī)又有了這項(xiàng)新的修訂，NASA在2019年的財(cái)政預(yù)算中獲得了1億美元用于發(fā)展核熱推進(jìn)系統(tǒng)。美國(guó)國(guó)防部高級(jí)研究計(jì)劃局（Defense Advanced Research Projects Agency，DARPA）也在開發(fā)太空核熱推進(jìn)系統(tǒng)，旨在讓美國(guó)國(guó)家安全行動(dòng)能夠觸及地球軌道之外。
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