核动力飞船：未来的航天器

核动力飞船：未来的航天器
【英国《新科学家》周刊文章】题：核动力飞船（作者　库尔特·克莱纳）
现在，美国航天局因担心公众抗议而对发射携带核物质的飞行器不很热心。但是一些科学家——既有航天局内部的也有航天局外的——都确信核动力火箭是未来飞行器的发展方向。马歇尔航天中心太空运输研究室负责人约翰·科尔说：“美国航天局有许多人对此感兴趣。某些飞行任务所需的能量密度超过了我们可从化学推进剂中获得的能量密度。”如果核推进没有问题的话，那么不久火箭就可以远远超过以前任何一次飞行的速度，飞到太阳系最遥远的角落。理论优势
核动力火箭与传统设计相比有突出的理论优势。航天飞机、运载火箭等火箭的引擎由化学反应产生热气体，然后靠气体从排气管喷出产生动力。但即使是液态氢这样的燃料所含的能量也十分有限，所以火箭要长途飞行就必须携带极多的燃料。与之相反，核引擎只需几公斤的裂变铀就能产生巨大的热量。气体在反应时升温至灼热，从火箭后部喷出产生推动力。推进剂不像在传统的火箭中那样燃烧，它只是非常迅速地膨胀，然后喷出，就像水蒸气从壶中冒出一样。这使得核动力火箭的推动力比最强大的传统火箭还要强。
国立布鲁克黑文实验所的詹姆斯·鲍威尔和乔治·梅兹看到了核动力火箭的发展潜力，他们于1997年成立了超高技术公司，并设计了微型核反应堆引擎（MITEE）。MITEE包含一捆用来产生推动力的圆柱形燃料元件，这些元件由注入氧化铀颗粒燃料的卷起来的金属薄片构成，所有的燃料元件都被置入加压容器中，由氢化锂和铍组成的缓和剂包围着。
旋动MITEE核心的3根操纵杆就能开动引擎。当核连锁反应开始并使燃料升温后，氢气通过层状燃料元件上的细孔从加压容器的一端被气泵吸入容器。气体被加热到3000摄氏度的超高温后，从每个燃料元件底部的排气口喷出。
詹姆斯·鲍威尔和乔治·梅兹设想中的MITEE长约1米，重50至200公斤。尽管它的最大推动力不及其前身NERVA（火箭运载核引擎）的1/10，但是重量轻使它成为太空探索的理想工具。
MITEE不会直接把火箭从地球送入太空。传统火箭将把MITEE驱动的火箭发射到预定轨道，进入轨道后，核反应堆开关打开，开始执行任务。
超高技术公司的物理学家设计了一个用来探测木星的MITEE驱动探测器。为了保证引擎有足够的高压气体，他们决定让MITEE像冲压式喷气发动机一样工作。常规发动机通过压缩风叶吸入空气，再把空气同燃料混合燃烧后的热气流排出。而冲压式喷气发动机没有压缩风叶，它们靠超音速飞行和形状特殊的空气入口来压缩涌入引擎的空气。
这种设计使得探测器的外形看起来像小型喷气式战斗机。它长度只有1·9米，而翼展为1·7米，总重量220千克。这种飞行器将装有制导系统和通信设备，操纵起来非常灵活，足以潜入并穿透木星上由氨和水结成的冰组成的云层。它可以弄清木星外太空的化学成份，甚至还能突然下潜飞入红斑区———那里的风速高达每小时数千公里———并绘出这个巨型风暴的图形。飞往冥王星
鉴于核引擎的许多研究工作已经完成，梅兹认为他们能在6年以内用8亿美元发射核动力飞行器。一旦研究工作完成，MITEE可以应用于所有类型的原有化学火箭无法胜任的任务。比如使用MITEE飞到冥王星只需要5年，而传统火箭至少需要10年。飞往冥王星的探测器需要以每小时8万公里的速度飞行，并有可能因无法减速而进入不了轨道。MITEE驱动的飞船则可以进入轨道，甚至抛下一枚探测器。
MITEE在距离稍短的飞行中表现同样出色。在地球和火星间飞行的宇航员必须在太空度过2年半的时间，人们对此最大的担心之一就是他们将暴露在危及健康的宇宙辐射中。核动力火箭可以缩短一半的飞行时间，减少飞行员所受到的辐射，这或许是人们意想不到的吧！
梅兹认为，MITEE可能承担的最具有革命意义的任务是到外太空的往返旅行———比方说，驱动可以在冥王星或木星卫星上着陆的探测飞船。这种飞船能在其它星球表面取样并利用表面冰层中的氢重新“加油”，然后自己飞回地球。
但是美国航天局未来数年内不会发射核动力飞行器。美国航天局的埃德·韦勒说：“在近期内这是不大可能的。任何与‘核’有关的东西都会引起公众担心。”美国航天局只愿资助理论研究和无核辐射的试验。