核动力能量那么大，可以用在火箭上，那不是太阳系都飞出去了吗？

长征五号成功发射后，关注中国航天事业的朋友们欢欣鼓舞，因为大家都知道，到2030年，中国将有载人空间站建设，月球采样和火星探测回归依赖它！但是，吃瓜群众开心的时候肯定有问题。核反应堆的能量这么大，能用在火箭上吗？听说尼米兹十年不能换油。如果用在火箭上，太阳系不会飞出去吗？

核动力火箭的黑暗历史

其实，核动力火箭并不是什么新玩具，而是早在1950、1960年代核能如火如荼的时候，苏联和美国就玩过。很适合太空飞行，但后来同时下马，原因有点复杂！

就在二战结束后，核动力发动机被提上了议事日程。对核动力发动机的最早安装需求是飞机。由于核电的超强能量密度，它可以一次装载燃料，可以绕地球数圈而不着陆。对于一个国家来说，这是一个强大的诱惑，所以当时技术力量最强的美国和苏联，都启动了核动力发动机项目！

1946年5月，美国空军主持的核动力发动机研制项目启动。苏联早期也进行过技术演示，但一直停留在图纸上。当美国进展顺利时，也加入了这个项目。竞争！当时飞机上使用的发动机是为了利用核裂变来加热流经发动机的空气，

直接加热空气：放射性污染比较大，但效率比较高

间接加热控制：无放射性污染，但效率略低，结构复杂

大气被吸入发动机并高速膨胀以获得前进动力，有点类似于冲压式喷气发动机，但在大气中使用这种模式没有问题，但在使用时遇到问题它在太空中，因为真空中没有大气层，所以这种向后喷射的介质必须由火箭本身携带！

哪种介质最合适？

就地球的条件而言，水无疑是最丰富的，因为它的密度大，非常适合用作介质，但水在宇宙中并不容易获得，所以作为航天级火箭，氢成为了最佳选择，因为它具有良好的导热性，在太空中易于获取，并且转换效率高，而水成为了第二选择，因为水在太阳系中相对容易获得，例如小行星和卫星。大量的水！

什么燃料？

当然，U235的获取还是比较容易的，而且有做原子弹的浓缩经验。 U235高浓度裂变（90%），尼米兹号航母的核燃料也是这个水平。它可以每 13 年更换一次。核燃料级别！可以使用安全版主。早期的反应堆是石墨，但这显然不适合在太空中使用，因为石墨在高温下会与氢气反应生成乙炔和甲烷，易积气爆炸，易形成积聚。碳，所以氧化锆被用于核火箭反应堆！

火箭发动机使用什么循环？

一般情况下使用什么循环不是什么大问题。毕竟核火箭是有热量的，如果循环选择不当，可能会导致堆芯熔毁的严重事故。因此，美国人在验证循环启动后，发现出现了严重的事故问题，比如当介质流量不够时，如果吸收中子的控制棒没有及时降低功率，堆芯可能有融化的危险。笔试周期被选为后面的正式测试。

右为闭环

核动力火箭的命运如何？

大家都知道，核火箭之所以没有流行起来，是因为美国核火箭计划在1972年就完全终止了，原因很简单，因为核反应堆加热的介质是放射性的，它的安全系数无法控制，可能会爆炸和爆炸。在大气中坠毁会长期大面积污染环境！

第二代 KIWI-B 系列反应堆于 1962 年 9 月 1 日在内华达沙漠进行试验。将反应堆提升到 90% 功率后不到一分钟，超压就破坏了发动机结构，二氧化铀和产生的放射性同位素通过裂变通过喷嘴直接排放到大气中！

在 1962 年 11 月 30 日的试验中，当功率达到 25% 时，反应堆的堆芯损坏。经检查，发现铁芯震动损坏，部分破损！

“KIWI-TNT”破坏性试验

为避免后续使用中不可预知的风险，1965年1月12日进行了“KIWI-TNT”破坏性试验核燃料火箭，即人为将反应堆置于超临界状态，如控制棒卡死、无法吸收 孩子需要多少时间来处理事故？答案是 156 毫秒。相信连电脑都来不及反应，所以这种核火箭的风险真的很难预测。

核火箭计划于 1972 年终止，尽管 NASA 最终决定核动力火箭非常适合太空飞行！ 1972年核火箭计划结束前，洛斯阿拉莫斯实验室的研究表明，全流闭膨胀循环的NTR推力为72kN，液氢流量达到87%氢气为 8.5 kg/s。 4.8 秒！我们来看看常用火箭发动机的比冲：

常规火箭的比冲量

除了离子电推进发动机，核火箭干掉所有燃料火箭！

那些不可靠的核电解决方案呢？

除了核裂变火箭，还有利用衰变能量的火箭。这个功率不能调节，比冲比较低，不能关掉，因为衰减一直在发生，即使没有产生推力，也需要散热！这其实不合适！但是除了这个温和的引擎，还有几个让人瞠目结舌的引擎：

核脉冲推进发动机

原理很简单，就是利用核爆炸产生的冲击波产生推力。有几个问题。一是大气中有大气作为核爆炸的冲击波，但在太空中没有。所以，有必要将核弹周围的材料包裹起来，作为一种传输能量的介质，监管效率较低，但还是可以接受的！

二是冲击是脉冲的，会造成连设备都承受不了的巨大冲击，人类可以吗？答案是没有问题，因为设置了相应的避震器后完全没有问题！

研究人员通过常规爆炸物测试取得成功

虽然测试表明可以得到推力，但没有人敢操作这种暴力的方法。向大气层投掷核弹无疑会导致死亡。因此，后来的计划是用普通火箭将飞船发射出大气层，然后进入太空。开启此模式！

传奇的核弹发射船：猎户座的发射过程

虽然使用小当量核弹作为推进力的效率极低，但由于核弹本身的高能量，小当量核弹的推进速度还是让人羡慕的，但这个疯狂的计划来了到1963年结束。因为禁止在大气层和外层空间进行核试验的条约在那一年生效，这个计划就结束了！

核聚变推进火箭

核聚变推进有两种方式，一种是聚变直喷，比如《三体问题》中未工作的聚变反应堆的推进（其实它有工作流体），另一种是光子火箭，后者推进效率太低，几乎没人考虑！

融合直接注射

聚变产生的大量氦原子核（带正电）、质子（带正电）和电子（带负电）通过磁场引导高速喷射，远高于常规电推进器，因此它具有非常高的推重比！例如，氦3和氦3的聚变反应应该没有讨厌的中子问题，所以使用磁场可以控制所有产生的带电粒子核燃料火箭，效率很高！

历史上最著名的聚变直喷程序是“代达罗斯”程序。它使用氦3和氘聚变，产生的中子很少，易于控制。它使用氘和氦3燃料芯块在惯性约束下，在电子束轰击和聚变的条件下，产生的带电粒子在电场的控制下以每秒10000多公里的速度从尾部喷管排出，最后飞船加速到光速的1%！

这是一个极其宏大的计划，因为代达罗斯飞船的总质量高达5.5万吨，大约是现代最大航母质量的一半。这个巨大的飞船大部分是燃料，最终只能在近地轨道组装，但我们可以想象，国际空间站用了十几年的时间才只有400吨。不知道这艘5.5万吨飞船要多久才能完成。

巴纳德冲压式喷气发动机

除了代达罗斯飞船自身的燃料外，巴纳德冲压式喷气发动机模式中还有一种聚变推进模式。在这种模式下，飞船不携带燃料，而是利用直径数公里甚至更大的磁场来收集星际空间中的氢原子，作为聚变推进的燃料，有点类似于宇宙中的冲压发动机。大气，因此巴纳德冲压发动机的名字！返回搜狐，查看更多