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核能驱动宇宙飞船

MIT Tech Review2026年10月21日 09:00

就在阿尔忒弥斯二号船员在今年四月开始其历史性的月球弹弓飞行之前,NASA宣布了建造空间反应堆一号自由号的计划。SR-1是首个核反应堆驱动的星际宇宙飞船,计划在2028年底前进行一次无人火星任务,预计在2029年抵达。成功的任务将标志着一个更高效、可能更快的航天时代的来临——为宇航员节省时间并减少他们在前往火星及其他地方旅行时暴露于有害宇宙辐射的风险。“你听到这个消息时,脸上会露出灿烂的笑容,”威尔士班戈大学核未来研究所的联合主任西蒙·米德尔伯格说。运行核反应堆在太空中听起来可能像是疯狂,但实际上并非如此。苏联曾将数十个反应堆送入轨道,通常用于为间谍卫星供电。专家表示,实现核太空推进并没有重大技术障碍。“我认为这是一项非常可行的技术,”佛罗里达航天研究所的航天飞行工程研究员菲利普·梅茨格说。“我很高兴看到他们终于在做这件事。”尽管如此,使用反应堆开发太空推进的进展却缓慢。美国在过去75年中开始并终止了多个相关项目,最新的牺牲品是2025年结束的DRACO,这是NASA与国防部之间的合作。该项目因实验成本高、无法在价格上与传统火箭推进竞争以及确保地面测试安全有效的难度而被取消。(毕竟,你正在创造一种极其强大的核反应。)经过多次波折,目前看来,NASA愿意在核能驱动的星际旅行上投资20亿美元。该机构正在追求一种称为核电推进的方法,它利用在自持的铀原子裂变反应中产生的中子来产生热量,最终转化为电能。电能用于电离气体,并在磁场的帮助下将其喷出宇宙飞船,产生推力。这种方法“推力非常小,但效率很高,”美国能源部空间反应堆项目的国家技术主任塞巴斯蒂安·科比西耶罗说。“所以你可以长时间使用它。”这样的火箭会是什么样子?NASA SR-1项目的项目主任史蒂夫·西纳科尔(Steve Sinacore)的一次演示提供了一些线索。到目前为止,概念艺术使得这艘飞船看起来像是一支巨大的箭矢。后部将容纳动力和推进系统,而前端将装有至少20千瓦功率的铀填充核反应堆。(为上下文,地球上典型的核电厂大约强大50,000倍。)SR-1的“羽毛”是大型鳍片,帮助通过将热量辐射到太空中来冷却反应堆。与许多其他太空硬件一样,反应堆需要在地面上经过一系列测试,才能获得前往太空的严酷火箭之旅的许可。“安全的发射将是一个挑战,”米德尔伯格说。“你会被摇晃、震动和翻滚。”出于安全原因,反应堆将在发射后约两天开启,那时它已经远离地球。铀本身并不特别危险,但当反应堆运行时产生的废物产品可就不可如此。如果SR-1按计划工作,它前往火星的旅程将持续约一年。这种新型的太空推进工具真的能够在2029年前抵达火星吗?这是有可能的。NASA表示,正在建造SR-1反应堆的爱达荷国家实验室正在取得进展,目标是2028年底发射。“主要部件的采购正在进行中,动力与推进部分的整合工作稳步推进,”西纳科尔告诉《麻省理工科技评论》。如果阿尔忒弥斯计划(旨在到本十年末为月球南极基地奠定基础)能遵循其大胆的截止日期,前景将更加美好。“这是一个激进的时间表,”分析力机械公司(Analytical Mechanics Associates)在弗吉尼亚州的先进项目副总裁林赛·霍尔姆斯(Lindsey Holmes)说。她怀疑这一推动部分是受到中国和俄罗斯的深空核能雄心的驱动。这两个国家已谈及在2030年代中期在月球表面安置一个反应堆,以为共同运营的月球基地提供能源。无论在太空中是成功飞行还是失败,SR-1的开发都应帮助NASA将自己的反应堆放在月球上;由于月球表面和太空本身都是真空,因此这两个项目所涉及的技术大致相似。如果一个核能驱动的星际宇宙飞船运行良好,那么月球上的核反应堆应该也能成功。进度条........6 SR-1大多数技术已经存在;关键是将其整合在一起。

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