俄媒文章:核火箭或助人类开启星际之旅

俄媒文章:核火箭或助人类开启星际之旅
2020年08月01日 15:34 参考消息

原标题:俄媒文章:核火箭或助人类开启星际之旅 来源:参考消息网

参考消息网8月1日报道 俄罗斯《论据与事实》周报网站7月28日刊登题为《俄美核发动机竞赛——谁将胜出?》的文章,作者是德米特里·皮萨连科。现将文章摘编如下:

苏联成果束之高阁

美苏早在上世纪50年代便启动制造用于深空飞行的核发动机这一竞赛。

苏联最早提出在太空中利用安装核发动机火箭的想法。姆斯季斯拉夫·克尔德什院士1955年倡议研制以核反应堆为动力来源的发动机。科学家和工程师拿出了若干方案。1958年,根据苏联部长会议决议任命了负责开发核火箭发动机的人员:克尔德什、库尔恰多夫和科罗廖夫。几十家科研院所及项目、设计、建筑和安装单位参与了此项工作。发动机由位于沃罗涅日的化学自动装置设计局研制。

起初的理念是,用加热到3000摄氏度的氢气取代燃烧液体燃料和氧化剂产生的化学能(就像在普通火箭中那样)。氢气充当工作媒介:从燃料箱压入反应堆放射区,通过被核裂变反应加热的管道,再经喷嘴喷出,形成喷射推力。

任务十分艰巨,自部长会议发布决议到核火箭发动机初步试验,中间相隔20年。测试于1978年在塞米巴拉金斯克试验场进行并取得了成功。同时,发动机构想本身首先在生态方面引起了非议。一旦反应堆发生故障,将会对大气造成辐射。何况把氢气加热到3000摄氏度也是一个重大技术难题。

尽管如此,上世纪80年代中期,苏联还是掌握了核火箭发动机——RD-0410。它可安装在运载火箭的助推器上,但未能走到这一步。苏联开始的改革埋葬了许多航天项目(光是一个“暴风雪”项目就烧钱无数),包括基于借助核火箭发动机探索外太空理念的项目。1988年,这方面的所有工作均被束之高阁。

美国有意重启研究

美国于上世纪60年代初着手开发核火箭发动机。当时,美国人已瞄准月球,并梦想前往火星。最好是依靠核发动机飞向它们:其推力更大、使用期限和一次点火的工作时间更长。美国航天学之父沃纳·冯·布劳恩期待20世纪80年代就实现最初的载人火星任务。

一个名为NERVA的项目在内华达州试验场、距著名的51区不远的25区展开。该计划不仅将核动力火箭用于飞往火星和长期月球基地,而且用作补给地球和月球附近轨道站的“拖船”。

1965年1月,美国人开展代号为KIWI的核火箭发动机测试。这款发动机也使用氢气作为工作媒介,但是加热到2000摄氏度。实施了28次发射,总工作时长115分钟。美国国家航空航天局(NASA)专家得出结论:“核发动机适用于太空技术装备,能够以比化学发动机高出一倍的比冲量工作。”

但随后,美国陷入了深重政治危机,削减了外太空探索的经费。探月任务的成功稍微满足了美国人的雄心,接下来重心放在了发展“航天飞机”的计划上。1994年,NASA叫停了核火箭发动机工程。切尔诺贝利灾难也对此推波助澜,它使得社会舆论对利用核能持消极态度。

两年前有报道称,美国正重启这一课题的研究。国防部高级研究项目局(DARPA)在2021年度预算中为与月球计划相关的太空项目和技术拨款1.58亿美元,包括开发核动力火箭。

彻底改变太空运输

从2009年起,俄罗斯国家航天公司和国家原子能公司也一直在落实专门用于航天运输系统的兆瓦级核动力装置联合项目,其中用到了离子(等离子体)发动机。也就是说,产生推力的将不是滚烫的氢气射流,而是离子流,需要核反应进行发电。

克尔德什研究中心学术负责人阿纳托利·科罗捷耶夫院士在接受《俄罗斯报》采访时解释了装置原理:“我们提出了使反应堆不加热由其喷出的射流,而是生成电力的方法。来自反应堆的炽热气体转动涡轮,涡轮又转动发电机和压缩器,后者确保工作媒介在封闭回路中循环。发电机则为等离子体发动机制造电力。发动机喷出的射流将不是放射性的,因为经过反应堆并保存在封闭回路中的是截然不同的工作媒介。此外,在这个方法中,我们不必把氢气加热到极值:在反应堆中循环的是惰性工作媒介,最高只能加热到1500摄氏度。我们大大简化了任务。最终,我们将比冲量提高到化学发动机的20倍。有计算显示,得益于核动力装置,(从地球)到火星的时间将缩短至一个多月。届时,到达半人马座阿尔法星只要12年。如果是这样,新型发动机将使得不仅到太阳系行星,而且到其他恒星的载人飞行成为可能。”

遗憾的是,核动力装置的研发并未突飞猛进,有时还停滞不前。例如4月,由于发动机实验架尚未建成,俄国家航天公司暂停了这项工作。而今年本该展开测试。

不过,科学家和设计师完成了大量复杂的工作,显然今后它不会戛然而止。或许,俄罗斯将成为第一个采用全新太空运输手段的国家。

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