核能驅動火箭或將能將火星太空旅行時間縮短至90天

據外媒CNN報道,NASA想讓人類在2035年登陸火星。想要抵達這顆平均距離為1.4億英里外的紅色星球無疑將會一項巨大的壯舉。據了解,火星比南極洲還要冷,幾乎沒有氧氣,環境極其惡劣。宇航員抵達那里的時間越長、停留的時間越長,他們面臨的風險也就越大。

這就是為什麼科學家們正在尋找縮短這趟太空之旅時間的方法。總部位於西雅圖的USNC-Tech就提出了一種解決方案:一種核熱推進(NTP)引擎,它可以在短短三個月內將人類從地球送到火星。目前,無人飛船最短的飛行時間大概要7個月,如果是載人任務預計至少得要9個月時間。

核能驅動火箭或將能將火星太空旅行時間縮短至90天

南加州大學科技學院工程主任Michael Eades表示,核動力火箭的威力將更大,其效率將是目前使用的化學發動機的兩倍,這意味着它們可以飛得更遠、更快,以此同時燃燒的燃料也更少。

他在接受CNN采訪時表示:「核技術將把人類的觸角延伸到近地軌道之外,並進入深空。」

他指出,除了讓人類的太空旅行成為可能,它還可以為銀河系的商業機會打開大門。

更快的太空旅行

當下大多數火箭都是由化學發動機驅動。NASA空間技術任務理事會的總工程師Jeff Sheehy表示,雖然這可能能讓人們到達火星,但這需要很長的時間–往返一次至少要三年。

他指出,NASA希望更快到達那里以減少宇航員在外太空停留的時間。這將能幫助減少他們在太空輻射系的暴露,而這種輻射可能會導致各種健康問題,像輻射病、終生患癌、中樞神經系統受損和退行性疾病患病風險的增加等。同時這還能減少任務的總體風險。「你工作的時間越長,出現問題的時間就越多,」Sheehy補充道。

這就是NASA正在尋求開發核動力火箭的原因。

據了解,一個NTP系統使用核反應堆從鈾燃料中產生熱量。熱能加熱液體推進劑–通常是液氫,然後膨脹成氣體進而從後端噴射出去來產生推力。

NTP火箭每單位推進劑產生的推力是化學系統的兩倍。這意味着這項技術可以讓宇航員在不到兩年的時間內就能實現火星之旅的往返。

核能驅動火箭或將能將火星太空旅行時間縮短至90天

然而,打造NTP引擎的主要挑戰之一是找到一種能承受核熱引擎內部高溫的鈾燃料。

對此,USNC-Tech聲稱已經通過開發一種能在2700開爾文高溫下工作的燃料來解決這個問題。燃料中含有碳化硅,這是一種用於坦克裝甲的材料,它會形成一個氣密屏障從而防止放射性物質從核反應堆泄漏,起到保護宇航員的作用。

眼下,USNC-Tech已經向NASA展示了它的發展。

雖然Sheehy不願對任何單獨設計的細節發表評論,但他表示,他們的進展表明,核引擎是可行的,它可以成為人類探索火星的一個好選擇。

那麼核選擇安全嗎?

雖然更短的飛行時間將能減少宇航員暴露在太空輻射的時間,但人們仍擔心飛船內核反應堆釋放出的輻射。

對此Eades表示,這個問題將通過火箭的設計來解決。液體推進劑儲存在發動機和機組人員區域之間,它可以阻擋放射性粒子以起到一個非常好的防輻射屏障作用。

核能驅動火箭或將能將火星太空旅行時間縮短至90天

Sheehy說,機組人員和反應堆之間的距離同時還提供了一個緩沖,NTP的任何設計都將把生活區放在火箭跟反應堆的另一端。

另外Sheehy還補充稱,為了保護地面上的人,NTP的航天器不會直接從地球發射。取而代之的是一枚常規的化學火箭將它送入軌道,然後它在那里才會啟動核反應堆。

Sheehy表示,一旦進入軌道,它幾乎不會造成傷害,因為爆炸和熱輻射無法在真空中移動,即便如果災難發生、火箭的反應堆破裂,碎片在數萬年內都不會落到地球或任何其他星球上,「等到那時,放射性物質已經自然衰變到不再危險的程度。」

深太空探索

Eades表示,盡管USNC-Tech目前的單程旅行目標是5到9個月,但核動力技術有潛力將從地球到火星的旅程縮短至90天時間。

這些更快的旅行時間可能會帶來大量的機會。USNC-Tech希望為NASA和美國防部等政府機構開發這項技術並將其應用於商業太空市場。該機構表示,其概念可能有助於為太空旅遊和快速軌道物流服務提供動力。

Sheehy也同意了核動力火箭將是打開太陽系大門的關鍵,但他警告稱,在它們得到廣泛應用之前可能至少還需要20年時間。他表示,在NTP火箭將宇航員送往火星之前還需要進行大量的演示和測試。

來源:cnBeta