何其有幸,我们生活在一个重新进行太空探索的时代,多个太空机构都在计划未来几年将宇航员送上月球。在接下来的十年里,NASA和CNSA都将进行载人火星任务,其他国家可能也很快就会加入。
这些和其他任务将使宇航员超越低地球轨道和地月系统,但我们需要更新的技术,包括生命支持、辐射屏蔽和动力及推进能力等。当谈到后者时,核热和核电(NTP/NEP)推进是最大的可能。
美国和苏联都曾花费几十年时间研究核动力推进技术,但随着太空争霸时代的结束,这一研究也都相继终止。而就在不久前,NASA重新点燃了其核动力计划,目的是开发双峰核推进——一个由NTP和NEP元件组成的两部分系统,它可以在100天内到达火星。
作为NASA 2023年创新先进概念计划的一部分,NASA选择了核概念进行第一阶段开发。这种新型双峰核推进系统使用“波浪转子顶部循环”,可以将到达火星的运输时间缩短到仅45天。
核推进归结为两个概念,这两个概念都依赖于经过全面测试和验证的技术。
对于核热推进(NTP),该循环包括核反应堆加热液氢(LH2)推进剂,将其转化为电离氢气(等离子体),然后通过喷嘴引导以产生推力。NASA已经进行了几次尝试来测试这种推进系统,包括1955年启动的漫游者计划。
另一方面,核电推进(NEP)依靠核反应堆为霍尔效应推进器(离子发动机)提供电力,霍尔效应推进器产生电磁场,电离并加速惰性气体(如氙气)以产生推力。开发这项技术的尝试包括NASA的普罗米修斯项目(2003年至2005年)。
基于传统的推进技术,载人火星任务可能持续长达三年。这些任务将在地球和火星最接近时每26个月发射一次,并且至少需要六到九个月的旅行时间。45天的旅行时间将大大减少与火星任务相关的主要风险,包括辐射暴露、在微重力下花费的时间以及相关的健康问题。
相信随着核动力推进技术的应用,我们很快就能登陆火星和其他深空目的地!