美国计划到2026年将核动力的航天器放在轨道上

50多年前,由NASA倡导的一项火箭技术可能是太空旅行的未来。它被称为核热推进(NTP),它有可能大大减少旅行T

50多年前,由NASA倡导的火箭技术可能是太空旅行的未来。

它被称为核热推进(NTP),它有可能会大大减少到遥远目的地的旅行时间,同时提高发射灵活性并使太空飞行对宇航员更安全。

它也可能使卫星不太容易受到敌人攻击的影响 – 美国计划在2026年之前在太空中证明它。

核热推进

火箭推进是基于推力的,最简单的理解方法是考虑释放充满空气的气球的喷嘴 – 当空气驶出孔时,它会使气球飞向相反的方向。推力是移动气球的力量。

大多数火箭发动机通过将燃料(例如液体氢)与氧化剂(例如液体氧)结合并点燃混合物来产生推力。这会产生一种气体,然后将其迫使发动机喷嘴,从而朝相反的方向推动火箭。

不过,化学火箭发动机并不是唯一的选择。

核热推进系统功能强大,效率是化学火箭发动机的两倍。

在1950年代,NASA开始探索NTP系统,这些系统使用核裂变(分裂原子的分裂过程),以产生将液体推进剂转化为气体并产生推力所需的热量。

这些系统目前尚未设计用于从地球表面启动航天器 – 将使用化学火箭 – 但它们对太空旅行有很大的好处。

NTP系统的功能更强大,是化学火箭发动机的两倍,这意味着它们可以使用相同数量的推进剂产生的推力是化学火箭的两倍。

专家认为,他们可以减少火星到达火星的时间最多25%(剃刮大约两个月),这将减少宇航员对宇宙辐射,微重力和无聊的威胁的暴露。也更加灵活地前往火星。

由于燃料是如此重,所以乘坐船员化学火箭之旅的唯一发射窗口是地球和火星的轨道是理想地对齐的,这只会发生一次每26个月一次。

NTP系统的效率意味着与化学火箭的推进剂要少得多,才能到达火星,而铀量几乎不像大理石的大小。由于强大的引擎,即使地球和火星不处于最佳位置,也可能发生旅行,如果您迫不及待地等待两年的补给或救援,这是个好消息。

“一旦您将人类送到化学火箭下的火星,您就必须等待……直到火星和地球再次回到同一地点(返回),”俄亥俄州航空航天政策的尼尔·阿姆斯特朗椅州立大学告诉太空时报。

他补充说:“ [NTP系统]可以说,可以说,可以说,而不是必须等待天体机制排队。”

在NTP航天器上,宇航员可以选择中止前往旅途中的火星数月而不是几天的任务。

NASA还计划仅配备乘员的化学火箭,并配备足够的燃料来到达火星。返回旅行的燃料要么必须提前发送到红色星球,要么使用火星上的资源创建。

在任务开始时,大多数化学火箭的燃料都用尽,以摆脱地球的重力并加速到巡航速度。

这意味着,在几天之内,如果需要中止任务,则没有足够的燃料来返回地球。在NTP航天器上,宇航员甚至可以在旅途中流产几个月。

NASA的早期研究因削减预算和优先事项而在1972年停止了核推进基础,但近年来,对该技术的兴趣又开始兴起。

NASA在2018年写道:“当今的材料,测试能力和反应堆开发方面的进步正在为NASA评估[NTP]作为一种有吸引力的21世纪选择,将人类勘探任务推向火星和其他深空目的地。”

2021年7月,美国国家航空航天局(NASA)和美国能源部(DOE)向美国公司授予了三份价值约500万美元的合同,为NTP系统设计反应堆,这些反应堆有一天可以将其用于火星或科学任务的船员任务,以向外部太阳能系统的某些部分使用。

NASA Space Technology Mission董事会副管理人Jim Reuter说:“这些设计合同是迈向有形反应堆硬件的重要一步,有一天可以推动新的任务和令人兴奋的发现。”

Draco发动机可以使我们卫星能够快速逃避反卫星武器的攻击。

NASA正在与BWX技术合作开发使用富含低收入的铀而不是富含富含铀的铀的NTP燃料,这将降低成本并降低增殖风险。

它还与DARPA合作在Draco计划中。该项目(“敏捷Cislunar操作的示范火箭”)正在开发NTP发动机,以在地球和月球之间的空间中使用。

DARPA目前正在为该计划的第2阶段和第3阶段征求建议,目的是在2026年在轨道上展示NTP系统。 “为了维持太空中的技术优势,美国需要Draco计划提供的Leap-head推进技术,” DARPA战术技术办公室计划经理Nathan Greiner说。

底线

如果Draco计划能够在2026年演示NTP Tech,那么我们可能不久就可以依靠我们用于通信,防御等的卫星,由系统提供动力并更好地保护攻击。

但是,尽管缩短飞行时间将减少宇航员对许多太空威胁的接触,但装备机组人员的航天器和核反应堆的风险会带来自身的风险。

“我认为必须要飞几次……在有人出售门票之前。”

杰夫·希希(Jeff Sheehy)

通过在传统的化学火箭上发射NTP航天器进入太空,NASA最大程度地减少了在升空期间伤害人员的机会,但是与发射化学火箭相关的成本和其他因素仍然适用于该任务。

NASA还需要设计航天器以保护宇航员免受核反应堆的侵害 – 这可以通过使用先进的材料保护其免受辐射或将居住区放置在尽可能远的地方来完成。

最终,NASA将希望尽一切可能确保系统安全,这意味着在我们看到任何机组人员的任务之前,对NTP发动机进行了多年的研究。

美国宇航局太空技术局局的首席工程师杰夫·希希(Jeff Sheehy)在2021年对CNN表示:“没有人飞过核推进。”出版在我们姐妹网站Freethink上。这是《未来探索》的一部分,是改变世界改变世界技术的每周指南。您可以在这里订阅此处的每个星期四早上将类似的故事连接到您的收件箱。

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