spacex发射的火箭「如果火箭在太空中用核动力」

时间：2022-12-07 17:05:29来源：搜狐

今天带来spacex发射的火箭「如果火箭在太空中用核动力」，关于spacex发射的火箭「如果火箭在太空中用核动力」很多人还不知道，现在让我们一起来看看吧！

美国提出了雄心勃勃的重返月球计划，并要赶在中国之前完成载人登月任务。为了这项任务，还专门研制了最先进的重型火箭SLS，但是这款火箭的首秀却让人大跌眼镜，在多数技术都是成熟技术的背景下，居然推延十几次，甚至多次出现燃料泄露的问题。这不得不让人怀疑，美国每年那么多的研发经费都用来干什么了？当然，与此同时，后来者中国，却在各项航天计划中顺风顺水，按计划进行，而且没有被带乱节奏。

真正出来搅局的，既不是中国，也不是俄罗斯，却是美国自己的私人航天企业SpaceX，用猎鹰火箭改变了世界航天发射格局，然后推出了革命性的星舰发射系统，近期又开始规划自己的核动力火箭了。引领世界航天的荣光，从昔日的美国NASA和苏联航天局头上转移到了一家私人公司的头上。

作为世界上唯一拥有核动力航母的国家，美国发展核动力火箭并不令人奇怪。奇怪的是，美国早在1955年就开展了核动力火箭的研发，中间也做出了令人满意的样品，但最终没有实现飞行。反倒是SpaceX突然跳出来说要准备给星舰安装核动力，这个消息比NASA说要搞核动力更加令人期待。

一、航天科技为什么一定要搞核动力

为什么一定要搞核动力，相信大家都是了解的。相对于化学燃料，核燃料的能量密度更高，而且高的不是一点半点，是上百万倍。核燃料可以让火箭和飞船摆脱燃料不足的困局，真正实现星际快速转移和深空探测。

美国设计过一款核热推进火箭发动机，3吨左右的推力，13分钟只需要消耗1.7克的核燃料。如果一艘飞船带上几百公斤核燃料，那飞出太阳系完全不在话下啊，而且速度将比现有的所有深空探测器快多了。

大家应该对太空飞行有一个基本的认知，太空飞行可不像地球上的汽车和飞机，地球上的汽车和飞机多数时间发动机都是在工作的，而太空飞行的飞行器多数时间都是在滑行的，不需要发动机工作，发动机只需要在修正轨道和改变轨道的时候才需要短时间工作。

在太空飞行的那些飞船和飞行器携带的燃料都很少，尤其是深空探测的飞行器，设计轨道的时候并不是选择最快到达的轨道，而是节省燃料的轨道。所以，现在所有国家的火星探测器从地球到火星往往需要半年左右的时间，最快的也需要5个月左右。

对于无人探测来说，5个月也没什么大问题，但是对于载人探测来说，五个月或者半年以上，就太危险了。一方面，要考虑飞船上携带的食物够不够吃，另一方面还要考虑航天员离开了地球磁场的保护，能否承受住长时间的宇宙辐射。

要想减少这方面的风险，最好的办法就是加快速度。而要想加快速度就需要推力够大的发动机和足够多的燃料。往往为了缩短一点行程，就需要成倍增加燃料的携带量，绝大多数燃料都会消耗在离开地球前的加速阶段和到达火星的减速阶段。用开汽车的感觉来形容就是，一脚油门少半箱汽油就没有了，一脚刹车又少半箱汽油没有了，你要想速度够快，就需要油箱够大，携带的油够多。

核动力火箭，就像核动力航母一样，不用担心燃料携带量不够，完全可以让更大推力的发动机实现全力加速，让飞船选择一条更省时间的路线。有希望实现三个月甚至一个月就到达火星的目标。

二、核动力火箭安全吗？

很多人担心的是，核动力火箭安全吗？其实这也正是航天工作者们最担心的事情。核动力火箭可不像核动力航母，也不像核电站，航母和核电站都有足够的空间来增强防护做到安全万无一失。火箭是要飞的，所有要飞的东西，都得自己足够轻才行。就算给大象装上翅膀，它恐怕也很难飞起来吧。

一个要起飞的火箭，推力起码得超过自己的重量吧。美国那款最接近成熟的核动力火箭发动机，推重比据说只有3:4，也就是推力比自身重量还要小。哪位聪明的朋友能想明白，为什么美国要研发一款自己都推不动自己的火箭发动机呢？请在评论区留言，最全面的正确答案，我会帮你人工置顶显示，快点展示你的聪明与博学吧。

为什么核动力火箭发动机这么重呢？因为核反应堆本身就需要大量的辅助设施来维持运行，再加上各种防护措施，就会越加越重。几吨重的核动力发动机里面只装着几十公斤的核燃料。严格来说，核动力火箭的核反应堆比核动力航母的核反应堆防护措施要求更高。

一般的核反应堆，只需要保持几百摄氏度的温度就可以正常工作。但是核热火箭的反应堆需要在3000℃甚至更高的高温下工作，只有这样才可以让加热后的氢气以足够快的速度喷出来，从而获得足够高的比冲和足够大的推力。这样的高温，足可以让大多数材料熔化甚至气化，对反应堆的安全性带来了极大的挑战。可以想象核热火箭的反应堆给安全设计带来的挑战有多高，对保护材料的要求有多高。

就算保护到位，这样的火箭一旦出问题可不是闹着玩的。就算不会发生核爆炸，火箭发射失败，反应堆坠毁也会带来很严重的后果。所以，就算再大胆，短时间内也不可能让核火箭直接从地面点火发射。目前所有的设计方案，都是把核动力作为火箭的上面级，或者直接安装到飞船里面去。让最成熟的普通火箭把核动力火箭推送到离开大气层，或者进入近地轨道以后再让核动力火箭点火。

进入太空的核动力火箭，并不是说就不会出问题了，而是就算出问题也可以让它远离地球，至少不会坠毁到地球上。在太空中漂浮的核反应堆，就算有辐射，也不会给地球上的人类带来伤害。但是，大家肯定会问了，一旦核反应堆出问题，载人飞船里的航天员不就危险了吗？这样的风险是存在的，为了减少风险，最好是把核动力装置和飞船设计成机械对接的结构，出现风险随时可以抛掉核反应堆。

但我不太清楚，SpaceX的星舰里面如果安装核反应堆的话，将来出现风险怎样高效抛掉核反应堆。起码按现在的结构看，核反应堆应该是会安装在星舰内部的。那航天员最好是祈祷核反应堆不出问题了。另外，核动力星舰，千万别像现在的星舰一样，一边试验一边改进啊。核反应堆出问题可不是闹着玩的。

根据规划，SLS的未来版本和中国长征九号的未来版本，也是会发展出核动力模块的。但是，这两个官方火箭，应该会比SpaceX更保守一些。所以，真有可能是SpaceX率先实现核动力火箭全球首飞。

简单总结一下，核动力火箭确实存在不小的安全风险，但是为了将来实现载人深空探测，核动力似乎又是绕不过去的一种方案。

三、核动力遇上斯特林会碰撞出什么样的火花？

斯特林发动机是可以通过核反应堆驱动的，然后斯特林发动机可以带动发电机发电，从而满足飞船的用电需求。对于深空载人探测来说，太阳能电池板是很难长期满足飞船内部用电的。现在应用比较多的核电池，也不太能满足深空载人应用，因为一方面核电池的功率一般都不太高，另一方面，核电池利用短寿命同位素衰变发电，随着放射性同位素的减少，发电量会越来越低，这显然不是长期飞行所希望的。

而核反应堆可以长时间保存，放个几万年也没事，但它一般是产生热量，通过加热氢气推动飞船，并不能直接产生电能。要想让飞船内部获得稳定的电力供应，还是需要核反应堆利用斯特林发电机来进行发电，蒸汽轮机到了太空就不好使了，因为没有那么多的水让它浪费。斯特林发电机效率比较高，更容易实现大功率，所以会成为未来深空载人探测必备的装置。

更重要的是，斯特林发电机可以让核火箭更加安全。斯特林发电机，可以把反应堆的能量变成电能储存到电池里面，让火箭变成全电推进的，就像全电推进舰船一样。核反应堆、斯特林再加上大推力霍尔电推进发动机，就可以构成更加安全可靠且持久的动力系统。因为一方面斯特林发动机可以在更低的核反应堆温度下工作，另一方面，霍尔电推进发动机可以使用固体燃料，从而可以大幅减少火箭燃料占据的体积，同时能够减少大量携带氢气所带来的安全隐患。所以我认为这套系统才是核动力载人深空探测的未来。

这里多说一点，其实核动力技术储备最雄厚的是俄罗斯，其次是美国，美国很多相关技术都是苏联解体后从俄罗斯手里面买回来的，要不是缺钱，俄罗斯的核动力火箭一定能跑到美国前面。相对于这两个国家，中国在太空核动力技术方面还是比较落后的，积淀要差一些。要想实现超越并不是很容易的事情，好在太空核动力时代的到来应该不会少于十年，中国还有机会赶上。