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什么是核动力飞船?
核动力飞船是以核能为动力的,我们目前化学燃料的火箭推力大但持续力太低,所以每次发射必须寻找合适的发射窗口,以便利用行星的引力来加速,使得它们能真正飞往宇宙深处。安装核动力的飞船和探测器由于推力强大,就不必利用行星的引力,更不必在航线的限制上操心过多,所以说核动力飞船是未来航天业的必然趋势。
在地球上,核能早已被视为“永不枯竭的强大能源”。
很多人的疑问是,既然海面上的航空母舰和海面下的潜艇可以使用核能为动力,往返于地球与太空之间的宇宙飞船为什么不用呢?
其实,早在20世纪50年代末,美国政府就秘密研究过核动力宇宙飞船,只是后来由于各种原因被叫停。半个多世纪以来,这个秘密项目一直被列为高级机密,一些文件至今仍被锁在保险柜中。
“俄里翁”核动力飞船: 先上火星,再上土星
在冷战史学家看来,20世纪50年代末是个疯狂而天真的年代。为了取得冷战对抗的优势,科学家们提出了一个又一个不计后果的项目,其中就包括核动力太空飞船计划。
苏联抢先发射载人宇宙飞船后,一些参与过“曼哈顿计划”的核科学家产生了大胆设想:常规化学能源产生的动力只能将少数几个人送上天,为什么不试试潜力无限的原子能呢?
1958年,通用原子动力公司向美国高级研究项目局(今国防部高级研究计划局)提出一份名为“俄里翁工程”(“俄里翁”即“猎户座”)的方案,称将建造一艘700万吨的超级飞船,利用核能为动力,几乎可以将一座小型城市送入太空。
要注意,“俄里翁”飞船使用的“核动力”准确地说应该是“核爆炸动力”。它的动力舱里储存的不是核燃料,而是一堆货真价实的小型核弹。当飞船需要动力时,宇航员就将一枚核弹从船尾放出,控制它在距飞船的特定距离上爆炸。爆炸产生的高温将蒸发掉随核弹一起抛出的氢塑胶制成的固体圆盘,将其转化为高热的等离子浆。这些等离子会在飞船尾部扩散成雪茄状,猛烈撞击飞船尾部巨大的金属推进盘,从而推动飞船高速前进。
据计算,等离子撞击将非常猛烈,飞船内的乘员将承受很大的载荷。因此,载人舱与推进盘之间还设计有一个震波吸引系统,缓冲、吸收并储存多余的等离子冲撞能量。
“俄里翁”方案共提出小型、中型和超级型3种飞船。其中超级“俄里翁”飞船直径达400米,重量超过800万吨,至少需要1080枚3000吨级核弹连续爆炸才能被送入地球轨道。如果有充足的核弹,飞船的理论速度可达光速的十分之一,星际旅行完全不是问题。
通用原子公司为这个方案提出了一个响亮的口号:“1965年上火星,1970年上土星。”
憧憬125天往返火星
该方案打动了高级研究项目局的心,通用原子动力公司顺利启动了“俄里翁工程”。
按设计,建成后的“俄里翁”飞船将有60层楼高,外型有点像子弹头,耸立在由8个高达76米的发射塔组成的发射平台上。飞船被发射升空后,尾部每隔10秒钟就要爆炸一颗2万吨当量的小型原子弹。爆炸产生的等离子流撞击在飞船尾部厚1米、直径41米的推进盘上,推动飞船加速前进。
科学家估计,由于核弹爆炸时发出的光比太阳还要亮,因此飞船发射时只能看到一团耀眼夺目的光直射云霄,包裹在这团亮光中的飞船是看不到的。同时,连续核爆产生的巨大压力,发射架周围的气体受到剧烈压缩会暂时屏蔽声音的传播。在远处安全距离观看的人眼里,包裹在亮光中的飞船完全是在无声无息中起飞,当亮光消失不见时才能听到炸雷般的巨响。
计算表明“俄里翁”飞船升空时可以携带100吨设备及食品,只需125天就能在地球和火星之间往返飞行一次。如果换成常规火箭推动的飞船,这根本就是不可能完成的任务。
冷静后的选择
一系列的试验和计算表明“俄里翁工程”在技术上似乎没有明显缺陷。但冷静下来的科学家们随即想,核爆虽然能产生强大的推动力,同样也能制造过重的核辐射。一次发射柄使用的核弹将对地球上四分之一的水体和陆地造成污染。同时,环绕地球的高能粒子辐射带,即“范艾伦带”在大批核弹爆炸的刺激下会产生难以想象的变化。
随着设计的深入,“俄里翁”项目组成员越来越意识到解决辐射问题是项目继续下去的前提条件。但这根本是一个不可能解决的难题。时间很快到了I960年代初,曾对“俄里翁工程”表示过极大兴趣的美国军方开始动摇,因为他们觉得这个项目风险太大,而且在军事上的实用价值不太高。与此同时,美国航空航天署也作出一个战略性决定,确定未来民用太空计划都将是非核的。“俄里翁”核动力飞船项目走到了孤家寡人的地步。
1965年,美国空军想拉NASA—起投资“俄里翁工程”,但后者以资金已全部投入“阿波罗计划”为由加以拒绝。空军随即宣布终止对“俄里翁工程”的资金投入。至此,历时7年的核动力太空船计划“胎死腹中”。
半个多世纪以来,美国政府一直对“俄里翁工程”守口如瓶,许多文件至今仍被列为国家机密。不过,核动力太空飞船概念并没有因此湮灭。
2003年,美国总统布什批准美国宇航局研制新一代核动力飞船。据称,这种飞船只需60天就能抵达火星。
2009年,俄罗斯也宣布将在9年内建成核动力宇宙飞船。当然,他们的新飞船使用的是真正的核动力,而不是“核爆炸动力”。
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