NASA决定研究核动力火箭,在2035年把人类送到火星,能成功吗?

到2035年,NASA希望将人类降落在火星上。但是到达平均距离约1.4亿英里的红色星球将是一项巨大的壮举。

火星比南极寒冷,几乎没有氧气,是一个不利的环境。宇航员到达那里的时间越长,他们停留的时间越长,他们面临的危险就越大。

这就是为什么科学家们正在寻找减少出行时间的原因。西雅图的超安全核技术公司(USNC-Tech)提出了一个解决方案:一种核热推进(NTP)引擎,可以在短短三个月内将人类从地球运送到火星。目前,无人驾驶飞船的最短旅行时间是七个月,但载人飞行任务至少需要九个月。

USNC-Tech的工程总监Michael Eades说,核动力火箭的功率和效率将是当今使用的化学发动机的两倍,这意味着它们可以行驶得更远,更快,同时消耗更少的燃料。

他告诉美国有线电视新闻网,“核技术将把人类的影响范围扩展到低地球轨道之外,并扩展到深空。”

他说,除了使人类能够进行太空旅行外,它还可以为银河商机打开空间。

更快的太空旅行

如今,大多数火箭都是由化学发动机提供动力的。这些可以带你去火星,但要花很长时间-往返至少要三年-美国宇航局太空技术任务局首席工程师杰夫·谢伊说。

他说,NASA希望更快到达那里,以最大程度地减少机组人员在外太空的时间。这将减少他们在太空辐射中的暴露,这可能引起健康问题,包括放射病,终身癌症风险增加,中枢神经系统影响和退行性疾病。

这也将减少任务的总体风险。他补充说:“你在那里的时间越长,出现问题的时间就越多。”

这就是为什么航天局正在寻求开发核动力火箭的原因。

NTP系统使用核反应堆从铀燃料中产生热量。该热能加热液态推进剂,通常是液态氢,该液态推进剂膨胀成气体并从后端射出,产生推力。

Sheehy说,NTP火箭每单位推进剂产生的推力是化学系统的两倍-就像说它“每加仑增加一倍的英里数”。这意味着这项技术可以在不到两年的时间内将宇航员带回火星。

但是,制造NTP发动机的主要挑战之一是找到一种能够承受核热发动机内部起泡温度的铀燃料。

USNC-Tech声称已通过开发可在高达2700开氏温度(4400华氏度)的温度下运行的燃料解决了这一问题。燃料中含有碳化硅(一种用于坦克装甲的材料),形成了气密屏障,可防止放射性产物从核反应堆中逸出,从而保护宇航员。

与其他开发类似技术的公司一起,USNC-Tech已将其开发成果介绍给了NASA。

尽管Sheehy不会对任何单个设计的细节发表评论,但他说,事态发展表明,核发动机是可行的,并且可以成为“人类探索火星的好选择”。

核选择安全吗?

较短的飞行任务将限制机组人员暴露于太空辐射中,但仍然担心航天器内部核反应堆发出的辐射。

伊德斯解释说,这将通过火箭的设计得到缓解。他说,储存在发动机和机组人员之间的液体推进剂可以阻挡放射性粒子,起到“非常好的辐射屏蔽”的作用。

Sheehy说,机组人员和反应堆之间的距离也提供了缓冲,任何NTP设计都会将居住区放置在到达反应堆的火箭的另一端。

Sheehy补充说,为了保护地面人员,NTP航天器不会直接从地球上起飞。取而代之的是,常规的化学火箭会将其提升到轨道,然后才可以发射其核反应堆。

他说,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。

他说,如果灾难袭来,火箭的反应堆破裂,这些碎片将不会在地球上或其他任何星球上降落几万年。到那时,放射性物质将“自然衰减到不再危险的程度”。

太空探索

Eades说,尽管USNC-Tech目前的单程旅行目标是五至九个月,但核动力技术有潜力将从地球到火星的旅行缩短至90天。

这些更快的旅程时间 可能会带来很多机会。USNC-Tech希望为美国国家航空航天局和国防部等政府机构以及商业太空市场开发其技术。该公司表示,其构想可能有助于为太空旅游业和“快速轨道物流服务”提供动力,例如运输卫星或提供能够在太空中修复卫星的航天器。

Sheehy同意,核动力火箭将是开放太阳系的关键,但他警告说,广泛使用它可能至少需要二十年。他说,在乘员将NTP火箭送往火星之前,需要进行大量的演示和测试。

他说:“到目前为止,还没有人进行过核推进。” “我认为必须要飞行几次……才能有人卖票。”