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神舟十三刺激太大？NASA向国会要钱：我们要复活核动力火箭

星辰大海路上的种花家 2021-10-25 浏览38次

福克斯新闻10月22日报道，美国国家航空航天局（NASA）官员20日在听证会上称，为应对中国在航天领域的崛起，美国需要核动力航天器才能与之竞争！

到底受了什么刺激，美国人要上核动力火箭？

"Strategic competitors including China are aggressively investing in a wide range of space technologies, including nuclear power and propulsion," Bhavya Lal，"The United States needs to move at a fast pace to stay competitive and to remain a leader in the global space community."

“包括中国在内的战略竞争对手正在积极投资发展内容广泛的太空技术，包括核动力和推进技术。美国需要迅速采取行动以保持竞争力，并维持在太空领域的领袖地位。”

NASA财务高级顾问巴维亚·拉尔（Bhavya Lal）20日在美国众议院科学、空间和技术小组委员听证会上发表这番言论，其理由有些可笑，称中国正在太空核动力推进方面的正展开研究，美国必须采取相应的行动。

当然莫须有只是一个理由，而真正的理由恐怕不是核动力技术，而是最近发生的一系列让美国如芒在背的事件。

神舟十三是压垮美国人的第N根稻草

第一件那必须是神舟十三发射成功并且以径向对接的方式在6.5小时后对接天宫空间站，这个事件让NASA意识到，这几十年来国际空间站对中国的封锁完全无效，反而刺激中国以一己之力搞出了天宫空间站。

而且现在美国还意识到了一个非常尴尬的问题，国际空间站即将退役，新的“国际”空间站还没有计划，美国暂时也没有空间站计划，接下来会如何？美国海军战争学院国家安全事务副教授大卫·伯巴赫敏锐地意识到了这一点！2021年10月16日，他在接受CNN采访对神舟十三号发射的影响时说了下面这番话：

China will likely allow foreign astronauts from different countries to stay on the station and conduct experiments -- increasing their "international prestige and diplomacy, just like the US," Burbach said.

“中国可能会允许来自不同国家的外国宇航员留在空间站进行实验—提高他们的“国际声望和外交，就像美国一样”。

大卫·伯巴赫意识到了中国在航天领域成功将对全球产生影响，美国则因为沃尔夫条款以及瓦森纳协议与中国“绝交”，甚至无法与中国交换月壤样本，而美国的盟友则与中国人眉来眼去都已经派宇航员学习中文了，小弟要改换门庭，老大该怎么办？

高超音速领域的失败是最后一根稻草

据路透社10月22日报道，美国在高超音速武器领域遭遇重挫，搭载了高超音速武器的载具助推器在21日故障导致测试计划未能继续，最终以失败告终！

高超音速武器曾是美国最有信心的领域，但美国起了个大早却赶了个晚集，我们是从美国人在超音速领域的不断进步才认识大气层居然还能这样玩！最早的X-7，到后来双三的SR-71，再到1990年代出现的梦幻般的X-43，再往后就是X-51！

高超音速的两条路，一条是高超音速滑翔体、另一条是超燃冲压发动机，但大家知道的是搭载了高超音速滑翔的DF-17在2019年国庆70周年时大摇大摆地经过天安门广场接受检阅，而超燃冲压发动机则有一条非常不起眼的消息被意外公布：

2019年度全国“创新争先奖”获奖名单有一个“高超声速强预冷空天动力研究团队”，中国科学院力学研究所的范学军团队在超燃冲压发动机地面试验中实现了连续600秒的运转时间，打破了美国X-51发动机在2013年5月1日创下的210秒世界纪录，而且据说用的还是碳氢燃料！

要知道X-51是当时最先进的超燃冲压发动机的验证机，2013年5月1日时，以超燃冲压发动机稳定燃烧3分30秒（210秒）时间、5.1倍音速的速度让全球目瞪口呆，但这个记录被中国人以3倍时间给打破。

不幸的是美国几次测试失败率很高，2014年8月25日美国陆军测试AHW（滑翔体）时把发射台给炸了，而10月21日测试的AGM-183（滑翔体）则是助推器失败，似乎都不是高超音速发动机或者滑翔体出故障，但这小问题不断几乎让美国人崩溃。

美国人在科学与科技领域的地位暂时仍然无人能撼动，但这地位明显已经出现了裂痕，中国人在探月与探火领域的第一次就成功让全球都很意外，这让全球想要在太空探索领域有些想法的国家有了第二个选择的余地，而高超音速领域的落后则让美国人心底发毛。

核动力火箭！美国人这是忘了当年的爆炸吗？

美国人想要研制核动力的航天器，其实这不是新闻，早在1977年发射的旅行者一号与二号就是“核动力”的，使用了氧化钚衰变作为发电的能量来源，此后搭载“核电池”的航天器可不少，比如火星登陆的“好奇号”火星探测车就是！

2021年2月19日凌晨4点登陆火星的“毅力号”火星探测车则装载了一个45千克重的核电池，其寿命长达14年，功率达到了100瓦，装在了毅力号的尾部，就像一个翘起的大尾巴。

此核动力非彼核动力

这次美国人玩的却不是所谓的核电池，而是真正的核动力！NASA在2021年2月12日就发表过一篇核动力推进到达火星的文章，标题为：

“Nuclear Propulsion Could Help Get Humans to Mars Faster”

核推进可以帮助人类更快地到达火星

文中提出了两种核动力到达火星的办法，原因则是加州大学洛杉矶分校一篇论文显示，人类只能承受4年的火星任务，而核动力可以在这个周期内完成任务！NASA提出了两种核动力火箭的解决方案：

核电火箭

核爆炸推进

核热火箭

核电火箭的原理其实和核电池没什么差别，推进发动机使用的是离子电推火箭，这是一种利用电场加速已经电离的氙或氪的离子，高速从喷口排出的一种发动机，它可以获得极高的比冲，而燃料使用量却非常节省，也就是说它可以长时间的加速航天器，让其达到极高的速度。

但唯一的缺点就是推力实在太低，当前卫星上装载的发动机都是以毫牛计算，即使是大功率离子电推也仅仅达到牛顿级别，这对于火星探测来说也能达到目的，但仍然不能满足科学家们更大的胃口。

核爆炸推进实在太暴力，简单的说就是在飞船屁股后面丢核弹，核爆产生的高速粒子冲击推动飞船前进，这个要是在大气层内使用，那估计就是地球遭遇灭顶之灾不需要回来了才能如此蛮干，就算在太空也将留下一条核污染的轨迹，本文不打算详细讨论。

核热推进是什么原理？

核热推进比较暴力与直接，它通过核裂变反应堆直接加热工质的方式，使其急剧膨胀后再从喷口喷出获得动力，由于核反应堆温度极高，而工质膨胀比燃烧还要剧烈，因此对工质的利用率是化学火箭的2倍以上。

看起来这是一种完美的发动机，但各位不要忘记了，即使是科技最发达的美国仍然没有搞定核聚变反应，现在所有的核反应堆都是核裂变，它所面临最大的隐患就是核辐射，而这早在半个世纪以前时就曾发生过。

核热推进，美俄早就研制过的核动力火箭

早在1954年秋天，美国空军（USAF）就委托AEC（Atomic Energy Commission，原子能委员会）研究过这种火箭的可行性，并且还走得很远，最终还在失控中将反应堆炸毁。

当时选择的工质是氢，并非大家想象的水，这是因为水分子有六个自由度，加热时损耗太大，而氢则兼具制备方便、转换率高，以及同质量下密度小比冲更高的优点。

而循环则选择了开式循环，这是液体火箭发动机中几种典型循环中的一种，对于液体发动机来说开式循环是比较LOW的，而分级燃烧循环则更优秀，但对于核动力发动机来说，没有所谓的分级燃烧，只需要推动涡轮泵让其泵入核动力反应堆中，而开式循环牺牲了一定的比冲，但更为安全。

19孔碳化铀-碳化锆复合燃料组件，注意燃料模块的公头和母头

而中子慢化剂则选择了氢化锆，燃料则为高浓度的铀-235，而第一个捣鼓出来的核裂变发动机是KIWI A，1960年发展出了B型（Phoebus（太阳神）），1965年搞出了PHOEBUS/PEWEE。

核火箭发动机爆炸试验

由于KIWI-B4A设计问题工作时的共振导致堆芯损坏无法“试飞”，诺斯阿拉莫斯实验室执行了代号为“KIWI-TNT”的破坏性试验，也就是在堆芯失控时爆炸风险，结果在控制棒完全插入后的156毫秒后，反应堆就发生了爆炸。

尽管这是故意为之，但谙熟“墨菲定律”的朋友们一定知道，对于火箭这种高危工程领域，爆炸是必然的，像化学燃料火箭炸了也就炸了，不过是一团火球，但核反应堆炸了，尽管工程师计算了爆炸结果，大约就200~300磅（90~136千克）黑火药的威力，但足以让反应堆“粉身碎骨”！

这要是在地面上也不过影响范围几百米，但这要是在空中爆炸呢？撒落范围可能数百甚至上千平方公里，当然也可能面积更广，所以这就是一个超级污染的炸弹，没有人会同意将这种发动机送上天或者送上太空。

正式可以上天的型号是NRX-XE，核反应堆功率为1000MW，液氢流量为32千克/秒，加热温度为2475℃，能产生244千牛（约25吨）推力，比冲为900秒，差不多是当前比冲最高氢氧机的2倍左右，性能相当优秀。

尽管地面测试进行了17小时，但最终随着阿波罗任务的结束（没有后续的火星载人计划）而告终，当然另一个因素也是公众的反对，这玩意儿实在太可怕，不过验证得到的结果是这种发动机比化学能发动机更适合星际航行，而前苏联也搞出了核动力火箭发动机，甚至比美国人走得更远，但同样没有上天，也只是作为供电的方式存在的核动力卫星，还有一颗掉在了加拿大境内。