核能驱动火箭或将能将火星太空旅行时间缩短至90天

据外媒CNN报道,NASA想让人类在2035年登陆火星。想要抵达这颗平均距离为1.4亿英里外的红色星球无疑将会一项巨大的壮举。据了解,火星比南极洲还要冷,几乎没有氧气,环境极其恶劣。宇航员抵达那里的时间越长、停留的时间越长,他们面临的风险也就越大。

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这就是为什么科学家们正在寻找缩短这趟太空之旅时间的方法。总部位于西雅图的USNC-Tech就提出了一种解决方案:一种核热推进(NTP)引擎,它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大概要7个月,如果是载人任务预计至少得要9个月时间。

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南加州大学科技学院工程主任Michael Eades表示,核动力火箭的威力将更大,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,以此同时燃烧的燃料也更少。

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

他指出,除了让人类的太空旅行成为可能,它还可以为银河系的商业机会打开大门。

更快的太空旅行

当下大多数火箭都是由化学发动机驱动。NASA空间技术任务理事会的总工程师Jeff Sheehy表示,虽然这可能能让人们到达火星,但这需要很长的时间--往返一次至少要三年。

他指出,NASA希望更快到达那里以减少宇航员在外太空停留的时间。这将能帮助减少他们在太空辐射系的暴露,而这种辐射可能会导致各种健康问题,像辐射病、终生患癌、中枢神经系统受损和退行性疾病患病风险的增加等。同时这还能减少任务的总体风险。“你工作的时间越长,出现问题的时间就越多,”Sheehy补充道。

这就是NASA正在寻求开发核动力火箭的原因。

据了解,一个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,然后膨胀成气体进而从后端喷射出去来产生推力。

NTP火箭每单位推进剂产生的推力是化学系统的两倍。这意味着这项技术可以让宇航员在不到两年的时间内就能实现火星之旅的往返。

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

对此,USNC-Tech声称已经通过开发一种能在2700开尔文高温下工作的燃料来解决这个问题。燃料中含有碳化硅,这是一种用于坦克装甲的材料,它会形成一个气密屏障从而防止放射性物质从核反应堆泄漏,起到保护宇航员的作用。

眼下,USNC-Tech已经向NASA展示了它的发展。

虽然Sheehy不愿对任何单独设计的细节发表评论,但他表示,他们的进展表明,核引擎是可行的,它可以成为人类探索火星的一个好选择。

那么核选择安全吗?

虽然更短的飞行时间将能减少宇航员暴露在太空辐射的时间,但人们仍担心飞船内核反应堆释放出的辐射。

对此Eades表示,这个问题将通过火箭的设计来解决。液体推进剂储存在发动机和机组人员区域之间,它可以阻挡放射性粒子以起到一个非常好的防辐射屏障作用。

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Sheehy说,机组人员和反应堆之间的距离同时还提供了一个缓冲,NTP的任何设计都将把生活区放在火箭跟反应堆的另一端。

另外Sheehy还补充称,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,然后它在那里才会启动核反应堆。

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

深太空探索

Eades表示,尽管USNC-Tech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至90天时间。

这些更快的旅行时间可能会带来大量的机会。USNC-Tech希望为NASA和美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。该机构表示,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。

Sheehy也同意了核动力火箭将是打开太阳系大门的关键,但他警告称,在它们得到广泛应用之前可能至少还需要20年时间。他表示,在NTP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。

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