核推進將迎來發展良機

□ 于遠航

近期，“核推進”這個概念在圈內又熱起來。美國天軍空間作戰副部長湯普森在一個論壇上表示，“核推進具備從效率上可大大優于常規化學火箭的潛力，能擴大我們所能到達的范圍。”

對于愛好航天者來說，“核推進”可以說是既熟悉又陌生。熟悉是因為，早在上個世紀50 年代中期，人類初步掌握核技術不久，美國就開始了核熱火箭發動機的研制。而疏遠感是因為，由于普通民眾對于核事故的極端恐懼，使得航天界對于使用核推進技術慎之又慎，迄今只有極少的應用案例。

然而隨著人類的腳步逐漸走向深空，沉寂許久的核熱推進概念再一次回到人們的視野之內。

我們知道，火箭推進系統是航天飛行任務的核心技術之一。火箭推進系統的推力、比沖和工作壽命直接決定了任務的范圍、規模和周期。

目前，航天飛行任務主要使用的是化學火箭發動機，其中的液氫液氧推進劑組合比沖最高，約為500 秒左右，這基本已經達到了極限。如果采用化學火箭發動機執行未來的深空探測任務，尤其是載人深空探測，就很難完成發射規模大、任務周期長的任務，而且成本費用也將高得難以承受，不能滿足未來載人火星探測、大型星際貨物運輸等空間任務的需求。因此，發展先進的火箭推進技術已成為必然選擇。

核熱推進采用核反應堆替代液體火箭發動機中的化學燃燒室，利用原子核反應釋放的熱量，直接加熱推進工質，通過擴張噴管后高溫推進劑工質被加速，從而產生巨大推力。核熱推進比沖可達1000 秒左右，推力可達數十千牛甚至上百千牛，兼具比沖高和推力大的特點，是未來航天飛行任務，尤其是載人深空探測任務和大型星際貨運飛行任務的理想推進選擇之一。

美國宇航局在未來載人火星探測任務的牽引下，一直在進行著空間核推進技術的研究，包括核熱推進和核電推進兩條技術路線。然而，由于過去幾十年里資金投入少，而且斷斷續續，成效并不顯著，有許多重大障礙需要克服。近年來，隨著阿爾忒彌斯探月計劃成為美國政府力推的一項重大航天任務，核推進技術又獲得了新的發展契機。

就在我國嫦娥五號成功返回的當天，美國白宮發布了“太空政策指令6 號”文件，指出要在2027 年底前在月球表面建立核電站、使用核能技術探索火星等，其中利用核熱火箭探索火星是美國計劃的重要任務。

美國國會已經在敦促美國宇航局發展核熱推進系統，甚至在美國宇航局并未申請的情況下，已經為相關技術研發工作預留了經費。美國眾議院的一個分委會于7 月12 日上報的一項2022 財年撥款法案就提出為核熱推進工作撥款1.1 億美元。

美國宇航局已經不是正在尋求發展核熱推進技術的唯一機構了。美國國防部先進研究項目局（DARPA）的“敏捷地月空間行動驗證火箭”（簡稱“天龍座”）計劃正在支持開展核熱推進系統的初步論證工作，擬將其用于地月空間的快速機動。

DARPA向通用原子公司簽發了2200萬美元的一項反應堆設計工作合同，而藍色起源公司和洛·馬公司則拿到了為“天龍座”計劃研制采用核熱推進系統的飛船的合同。

技術推動、需求牽引，這是航天技術得以推動和發展的法寶。在如今國際社會日益將目光投入到地月空間甚至地火空間的競爭之中時，看來核推進技術即將迎來一個大發展的良好契機，有望成為未來深空開發和探測的寵兒。