為了「重返月球」,美國選擇「鋌而走險」:準備送核原料上天?

 這兩年,中美俄在探月領域不斷加大投入,尤其是中國,已經處於全面領跑階段,這讓美國不得不鋌而走險,在技術領域邁開步子推動「重返月球」計劃。據美媒報道,近日美國國防部高級計劃研究局DARPA同美國通用原子公司達成了協議,將共同研發「敏捷型地月空間行動演示火箭」項目。據悉,美國將聚焦火箭的動力系統,研發一款可以作為太空推進動力的小型核反應堆。儘管這個設想與計劃有一定科學性,但依然存在很大的技術難度和風險。

傳統的運載火箭,大部分重量都被燃料佔據,導致有效載荷佔比極低,根本達不到未來太空探索項目的動力需求。美國國防部高級計劃研究局提出的新型熱核推進計劃,除了能讓動力系統保證與化學推進系統相媲美的推力重量比之外,其效率更是化學推進系統的2-5倍。從操作原理來說,這款搭載核反應堆的推進系統將推進劑加熱到極端高溫,進而產生強大的推力。按照美國航天局工程師的推算,如果使用核熱推進系統,火箭的速度也將比使用化學動力的火箭快20%-25%。

美國國防部高級計劃研究局之所以大膽提出核動力計劃,就是因為美國在核技術應用開發上已經非常成熟。除了航母和潛艇之外,美國在長期技術積累的過程中,也開始探索在太空領域使用核技術。目前來說,核推進計劃主要有核熱推進與核電推進兩種研發方向。前者的使用情況可以參考核潛艇,就是用小型核裂變反應堆來加熱氣體產生強大推力。後者則是使用高功率裂變反應堆產生電力,更加適用於極遠距離飛行任務。不過,無論是哪一種選擇,其中涉及的技術難度和風險都非常大。

比如在技術層面,如何能研發出體積足夠小、適合航天器攜帶又能保證動力性能的核反應堆,這本身就是一個前沿課題。與此同時,在安全防範領域,現代核反應堆進行鏈式反應的能量控制是一門大學問。一般來說,地面上無論是軍用核反應堆還是民用核電站,通常都會採用水進行冷卻降溫處理,這就導致反應堆的體積都會很大。到了航天器中,原本的空間就十分有限,在飛行過程中又要保證核反應堆在安全範圍內提供動力,由此帶來的技術問題就更為複雜了。

更為重要的是,送核燃料上天本身就具有不可控的危險性。因為航天發射任務無法做到百分百成功,一旦火箭或航天器出現問題或核反應堆出重大故障,地面指揮中心很難做到第一時間排除故障。這也意味著,載有核反應堆的火箭就成了一顆小當量人造核彈。除了火箭上的航天員之外,核泄漏帶來的危險是任何人都無法預料的。基於這一系列考慮,美國國防部高級計劃研究局提出會在2025年進行太空軌道試驗,這樣的計劃的確過於冒進了。

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