太空拖船OR戰艦？“宙斯”核動力項目漸露崢嶸

文/蘭順正

▲ 俄羅斯公開的“宙斯”核動力太空拖船在太空工作的3D動畫

俄羅斯在2021莫斯科航展上展出的“宙斯”核動力太空拖船TEM的概念驚掉了很多人的下巴，它的造型如同星際戰艦，可以執行從地球到月球、地球到火星、月球到火星的遠距離運輸任務，可以執行地球附近的航天器軌道調整任務，大大節省火箭發射的費用，而且壽命長達幾十年。

從外形上看，所謂的“宙斯”核動力太空拖船的確科幻，尾部是擁有4臺發動機噴嘴的推力模塊和核反應堆，中間是長長的可以收縮抽拉的支撐桁架，以及三棱刺布局折疊的太陽能電池板，可以伸開和反轉，完全伸開后，面積是現在的3倍。而頭部則是框架結構的載荷平臺。之所以這樣設計，是要讓頭部的載荷盡可能遠離尾部的核反應堆，遠離輻射的影響。

近日據俄羅斯衛星通訊社報道，俄羅斯國家航天集團參與研發“宙斯”核動力太空拖船的“軍火庫”設計局文件顯示，這艘配裝兆瓦級核動力裝置的拖船將具備太空作戰能力。盡管只有寥寥數語，但是在太空軍事化日益嚴峻的當下，該則消息再次引起了各界對于俄羅斯“宙斯”核動力太空項目的關注。

▲ 可以收縮抽拉的支撐桁架

▲ “宙斯”核動力太空拖船的三維圖

馬力強勁的俄羅斯“拖船”

近年來，隨著人類對于太空探索步伐的加快，空間核動力技術開始愈加受到一些航天大國的重視。空間核動力技術是將核能轉換成熱能、電能或推進的動力來滿足航天器飛行需求的技術。相比化學燃料、離子推進和太陽能推進等技術，空間核動力技術具有抗輻射能力強、體積小、重量輕、壽命長、窗口利用率高等優點。而長期在制裁困境中跋涉的俄羅斯面對美國在太空領域的強勢地位以及中國的十足后勁，深感必須有所作為，才能不淪為太空中的“二流國家”，而空間核動力技術就是俄羅斯的發力點之一。

自上世紀70年代以來，科羅廖夫能源火箭航天集團和許多企業就一直在進行用于制造軌道間拖船的核動力裝置的開發，迄今為止，在該領域俄羅斯擁有不小的發言權。之前有報道指出，對于俄羅斯而言，發展空間核動力技術具備多方面的應用潛力，諸如用于建立月球基地、載人火星考察、星際航行等太空研究探索任務，以低成本將航天器送入高軌，或者用于太空垃圾清除，保護地球免受彗星、隕石威脅等。

俄羅斯核動力太空拖船項目始于十多年前。2009年10月，俄羅斯航天局長向總統提出了“基于兆瓦級核能動力裝置的運輸-動力模塊艙”重大創新項目，擬建造帶有核動力裝置的空間運輸系統。項目于2010年6月獲批，由俄羅斯航天局（現俄羅斯國家航天集團公司）與原子能國家集團公司共同負責項目的方案設計。該拖船稱為“宙斯”（而科研和試驗設計工作稱作“核心”），旨在增強深空運輸大型貨物的能力，以及用于在太陽系的其他行星上建立永久性基地。

從結構上講，太空拖船將是具有開放式體系結構的運輸動力模塊。它的主要特征是能夠長時間從兆瓦級核反應堆自主產生能量，同時具有運輸各種有效載荷的能力。其中，作為項目核心的“兆瓦級核能動力裝置”，其研制工作由俄羅斯凱爾迪什研究中心牽頭，多家企業和機構參與（據稱“軍火庫”設計局建議的在未來俄羅斯火星基地建造的核電站也使用該反應堆）。該裝置由能源組件和電推進組件兩大部分構成。能源組件利用核反應堆產生電能，主要包括3個部分：用于加熱工質的核反應堆裝置、用于熱能轉換為電能的渦輪發電機-壓縮機裝置，以及用于向空間散熱降溫的制冷輻射器裝置。電推進組件利用電能產生推力，由12個霍爾穩態等離子電推進器組成。具體工作原理是：位于飛船艏部的核反應堆加熱到1600攝氏度的溫度并產生熱量，借助渦輪機啟動發電機，將機械能轉化為電能，電能則在離子發動機中產生等離子體，從而使整個結構緩慢而長時間地加速。

在過去的十多年中，“宙斯”一直是俄羅斯太空計劃中一個優先研發項目。俄羅斯國家航天集團公司在其2018年年度報告中稱，有關基于兆瓦級核動力推進裝置太空拖船的第一個項目已完成。2019年俄羅斯公布了首個全尺寸核動力拖船的模型，并在2020年展示了其在軌道上部署的3D動畫。2020年1月俄羅斯聯邦航天局宣布了2030年發射首艘核動力太空拖船進行測試的計劃，之后俄羅斯將開始批量生產這種太空拖船，并將其用于商業用途。

2020年10月12日，俄羅斯國家采購網站上發布的俄羅斯國家航天集團公司的材料顯示，俄羅斯計劃為飛往太陽系行星的核動力太空拖船研制工作花費42億盧布（1盧布約合0.09元人民幣）。根據俄羅斯國家航天集團公司計劃時間表，2020年的研制工作將花費1億盧布，2021年為9億盧布，2022年及隨后幾年分別為12.4億盧布和19億盧布，拖船的初步設計工作將于2024年7月完成。在2021年4月，俄羅斯國家航天集團公司總經理羅戈津在俄羅斯總統普京主持的會議結束后表示，俄羅斯已經制造出用于深空飛行的核動力太空拖船的最初構件。

此前，俄羅斯國家航天集團公司前景計劃和科學執行主任亞歷山大·布洛申科曾表示，未來核動力拖船將配備一個500千瓦核反應堆，任務包括飛往月球，然后至金星、木星，總期限預計為50個月，將是一次全面的科學考察。根據飛行計劃，在任務的第一階段，拖船將與有效載荷模塊停靠在太空中，并到達月球，對其進行探測并將一顆研究衛星留在其軌道上。在第二階段，太空拖船和有效載荷模塊將飛往金星，并在通向金星的途中，可以進行向拖船添加燃料（氙氣）測試。在金星上，一顆研究衛星也將從有效載荷模塊中分離出來，而拖船本身與其余的科學設備將進行引力機動，并進入飛行任務的第三階段，飛向終點——木星衛星，并對其進行研究。

▲ “宙斯”的離子發動機和載荷平臺

▲ “宙斯”的星載反應堆

▲ “宙斯”核動力太空拖船模型

軍民兩用的“宙斯”計劃

按照俄方最初的表述，“宙斯”計劃主要是通過其民用功能幫助俄羅斯參與國際競爭并提高俄羅斯的地位。俄方認為，核動力推進系統具有最高的燃燒效率和獨特的比沖，而且由于不需要陽光，從而簡化了飛往月球或火星的飛行程序；與當前的火箭和太空系統相比，核動力太空拖船的動力更強勁，可以增加有效載荷，此外，其設計壽命更長，可使用10到12年。目前，美國和中國正在制定大型月球探測計劃，對俄羅斯來說，不論是自己今后獨立實施大型月球探索和開發項目，或者是在力有不逮的情況下選擇參與此類項目的國際合作，核動力空間拖船的建造都將使俄羅斯屆時能夠與美國和中國平等對話。

但是近年來，美國等國在太空軍事化領域的步伐越邁越大，對俄羅斯構成了巨大壓力。如繼建立太空軍等動作之后，在去年年初，美國新一任國防部長勞埃德·奧斯丁剛被任命就表示俄羅斯的太空計劃已經嚴重威脅到了美國在太空中的利益，同時在近地空間俄羅斯也是美國的重要對手。而在6月，美國太空軍司令約翰·雷蒙德公開承認，美國正在開發定向能裝備系統，以保持美國在太空領域的優勢。隨著美國的軍事政治領導層對于稱霸太空的野心不再做保留，與之針鋒相對的俄羅斯也開始逐漸揭開“宙斯”計劃軍民兩用的真面目。

在去年5月13日，俄克爾德什研究中心文件爆出“宙斯”核動力太空拖船可在防空系統中使用，目的是作為毀傷兵器“照射”空中目標。文件稱，這種核動力拖船可作為具有持續監視空中狀況能力的太空雷達站，從軌道上“照射”空中目標，而有關標定目標坐標信息可傳給防空系統。根據雷達設備的功率（50千瓦或200千瓦）測算，拖船能夠分別覆蓋半徑2200千米或4300千米的區域，后者意味著俄羅斯整個領空和鄰國的部分空間將被納入作用區內。

▲ 建造中的“宙斯”

▲ 采用核熱火箭發動機的美國宇航局DRA5火星飛行組合體示意圖

而在此次的報道中，俄媒根據掌握的資料指出，“軍火庫”設計局在2018～2019年期間對兆瓦級核動力航天器的應用方案進行了研究，用于執行的任務包括：地表和環地空間遙測，對指揮、偵察、通信和導航系統無線電電子設備施加電磁影響，利用激光束定向傳輸能量等。如果說遙測、電磁干擾、為防空系統指示目標等功能只能被視為輔助作戰的話，那么同時被披露的“宙斯”太空拖船可以用電磁脈沖癱瘓潛在敵軍的衛星、用激光器“射擊”的消息，無疑就是在表明“宙斯”也是一艘名副其實的太空戰艦。

“宙斯”如果真的按計劃建成，對未來太空安全的影響是不言而喻的。由于“宙斯”采用核反應堆供能，一旦裝備了電磁脈沖、激光等定向能武器，理論上可以無限次射擊，那么對于一定范圍之內的太空、空中、地面甚至海上目標都會具備威懾和打擊能力。同時，“宙斯”的運載能力和深空航行能力也預示著俄羅斯將不會僅僅把目光局限在近地軌道，而是會向更高更遠處推進，屆時包括靜止軌道、地月空間以及行星際空間都有可能成為戰場，過去只有在科幻作品中才會出現的各方“太空艦隊”對抗的情節，或許已經不再遙遠。