为对抗我国太空野心,NASA不惜复活核动力火箭,中国如何接招?

据福克斯新闻10月22日报道,在20日的听证会上美国国家宇航局局(NASA)官员称,美国国会应该对核动力航天器投入大量资金,研发更多的核动力航天器,才能应对中国在航天事业的崛起。

为对抗我国太空野心,NASA不惜复活核动力火箭,中国如何接招?

中国到底给美国航天造成什么样的威胁?迫使NASA如此急不可耐地向国会 “讨钱”研发核动力航天器。

10月20号,美国宇航局预算和财务高级顾问拉尔对表示:包括中国在内的竞争对手,正积极投资包括核能,核推进技术在内的广泛空间技术,美国需要快快速行动,以保持竞争力,并保持在全球太空届的领导地位。NASA此前曾讨论过如何研发核推进技术,以代替传统火箭更快将人类送上火星。当天的听证会上,众议院拜尔说:如果美国认真的领导人类前往火星的任务,我们就没有时间可以浪费了。

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美国空军部长肯德尔在9月2号的一次演讲中表示,中国正在开发从太空发动全球打击的能力,他说武器有可能发射到太空中,进入轨道,然后脱离轨道,打击目标

英国《金融时报》10月16号,引述多个知情人士的消息来源称,中国 8 月试射了能够携带核弹头的高超音速 ” 导弹 “。

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中国在这件事情如何回应的呢?

中国外交部发言人赵立坚18号在例行新闻发布会上表示,此次发射涉及的是航天器而非导弹,他说:据我们所知,这次测试是一项常规的航天器测试,以验证航天器重复使用的技术,我不是在讨论导弹,我在谈论航天器。赵立坚最初确认试验日期是8月,但中国外交部后来出来澄清说,他所指的发射发生在7月,很显然,赵立坚答非所问,相当于默认8月的这次试射。

这枚携带核弹头的高超音速 ” 导弹 “,其速度飞行速度大于5马赫(约1700m/s),更难被跟踪,更别提拦截了。尽管这枚导弹偏离了最终落点目标 24 英里(约 38 公里),但这一进展已经令美国情报官员十分惊讶。

10月10日,美国空军前首席软件官尼古拉斯·沙朗在英国《金融时报》刊登的采访中表示无法接受中国渐渐超越美国的事实

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美国空军的超高音速导弹

高超音速武器曾经是美国最有拿得出手的领域,然而美国几次测试都以失败告终,让美国在高超音速武器领域遭遇重挫。2014年8月25日美国陆军测试AHW(滑翔体)时把发射台给炸了,2021年10月21日,搭载了高超音速武器的载具助推器故障导致测试计划未能继续,最终以失败告终!

曾经无人能撼动美国人在科学与科技领域的地位,现如今中国在某些领域后来居上。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,国际空间站也即将退役,而太空只有中国的天宫空间站高高悬挂,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是压倒美国人的最后一根稻草。

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使用核动力火箭的火星飞船飞行示意图

美国想要在深空领域赶超中国,重新引领人类太空事业,于是把目光聚集在了核动力火箭上。NASA相信,人类只能承受4年的火星探测任务,而利用核动力作为动力的火箭可以将达到火星的周期缩短为3-4个月。

早在1957年,美国制定对的猎户座核火箭计划便是对核火箭的研发。这个计划超级简单粗暴,直接在火箭的尾巴装上小单量原子弹,当原子弹一个接一个的爆炸,火箭屁股后面的推进盘吸收了爆炸的冲击波,火箭便能推进前进。

幸亏1963年《禁止在大气层和外层空间进行核试验条约》生效,从法理上宣判了 任何在大气层内点燃的核火箭为非法,猎户座核火箭计划死在了襁褓之中。

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核动力火箭结构

美国成功的产品便是NERVA火箭发动机,该发动机采用的是热核动力,累计运行了17个小时,证明了热核火箭是可行的,可作为太空探索推进系统,该款发动机可以完成人类登上火星的目标。

当年NASA的计划很是壮观,他们计划转移轨道飞船使用NERVA发动机,在1979年访问火星、1981年建立永久性月球基地,以及规划了木星、土星和外行星进行深空探测。

可惜后来越南战争的负担加重,并随着阿波罗成功登月,民众对于这个高大上的核火箭项目失去了兴趣,美国便削减了对NERVA II 的资助。

尽管这个项目本身非常成功,但后来随着阿波罗成功登月,阿波罗后续载人航天任务莫名被取消。民众对于这个高大上的核火箭项目失去了兴趣,美国国会也认为,载人火星任务成本太高,为这一项目提供资金,将迫使美苏之间继续开展代价高昂的“太空竞赛”,这让美国承受不起。1973 年 1 月 5 日,NASA 宣布 NERVA 项目彻底终止。

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目前的主流火箭是化学火箭,也就是使用化学火箭发动机。

化学火箭的工作原理:利用包含一种燃料和一种氢化剂的化学推进剂,在高压燃烧室中进行化学反应,化学能转化成热能,加热反应气体的产物,气体在超声速喷管中膨胀,加速到极高的速度。

虽然NERVA 项目已经结束,但针对核火箭理论研究从未停止。

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BWXT 技术公司的核热火箭设计理念

核热火箭的工作原理:利用放射性物质或核反应衰变,释放出的能量加热工作介质,工作介质再通过喷管高速排出,从而产生推力,宇宙飞船得以高速飞行。

核热推进有以下几大特点:

  • 比化学火箭更有效:喷气速度比最好的化学翻倍,用同样多的推进剂能产生翻倍的速度
  • 不会在地球上使用:喷气有放射性污染、推力相对比化学火箭低
  • 灵活性更强:可将前往火星的时间最多减少 1/4,这也将大大减轻了宇航员暴露在宇宙的辐射危害;可使发射窗口期增长;必要时宇航员可中止任务并返回地球;不依赖于轨道排列。
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俄罗斯核电火箭

此外,还另外一种核火箭:核电火箭。

核电火箭的工作原理:利用反应堆产生高温,热能转化成电能,把气体电离,带电的离子通过超强的电场力将加速,使离子高速后喷出,以反作用力推动飞行器。

核电推进质量效率非常高,达到核热推进的 3 倍。

中国的“嫦娥四号“和美国“好奇号”火星车采用的便是该种核动力电池。就拿“好奇号”来讲,其核动力源主要是利用钚-238这种人造放射性核素,它的半衰期在87.7年。

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美国“好奇号”

既然美国不惜一切人力财力也要复活核火箭,中国在这方面又是如何应对的呢?

大家一定很奇怪,为何很少有关于中国核动力火箭的报道,中国的核动力火箭又为何迟迟未能露面?其实,核动力火箭之所以未被投入应用,并非“不想”,而是“不能”,要想研制出核动力火箭,必须先解决一下几大技术难题。

  • 第一:首先核反应堆成本高,发射一次火箭,反应堆从天上掉落后就会报废,相比燃料,代价太大,而且掉下来造成的核污染该如何解决
  • 第二:核反应堆体积相对较大,如何运载上天,并且飞行很长段距离;
  • 第三:将核动力用于载人飞船,防辐射技术尚待突破,否则其辐射对航天员的影响相当于每天做8次X光检查。
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但后来居上的中国对这个领域其实早已有了规划。2018年3月,中国航天科技集团第六研究院院长刘志让在接受采访时曾说,他们正在联合中国核动力相关研究设计单位,开展空间核动力方案论证和关键技术研究工作,后续将形成核热、核电等多种方案。

虽然这次美国的核火箭计划已经公示一段时间了,中国方面暂时没有明确表示,是否也将调整战略方向,把航天重心放在核火箭和载人火星探测上,但核动力火箭仍然是科学家们研制的重点之一,并且我们也拥有强大的信心,只需要默默做好我们自己就好,脚踏实地的搞科研,争做“行动的巨人”,中国的航天科技绝不会落后于美国航天。

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