核動力飛船速度快1倍 中國太空人3個月飛抵火星

刊登日期 : 11/08/2022

錢學森上世紀40年代首提核動力飛船

 　　目前各國的火箭和太空船，是以化學推進為主流動力形式，簡單來說是藉燃燒燃料來產生動力，像日常的汽車一樣。但這種推進方式能量密度低，效率低，也就是說火箭或飛船必須攜帶大量燃料以供消耗，而燃料所佔重量和空間，勢必蠶食了其他設備和物資的攜帶量。

　　以中國航天的火星探測器「天問一號」為例，它總重5噸，其中便有大約一半是燃料；專家曾透露，「天問一號」飛近火星時要「煞車」以進入火星軌道，這個動作便消耗了將近一噸燃料。

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　　隨着人類探索宇宙的腳步邁開，例如要遠征火星，太空船用化學推進顯然不是長遠之計，所以中國、美國和俄羅斯的科學家，都在研發核動力推進的火箭和飛船；核動力推進能夠提供極大的能量密度，無須摧帶大量燃料，更適合超長距離太空飛行任務。 

　　關於核動力火箭或飛船的研究，其實早於上世紀40年代已經開始，而首先提出核動力火箭概念的論文是1948年發表，這篇論文的作者正是「中國航天之父」錢學森；當年他仍在美國工作。

核動力飛船有核電和核熱兩種模式

 　　經過數十年發展，核動力火箭和飛船漸進入實用化階段。如今核動力推進主要有兩種形式，分別是「核電推進」與「核熱推進」。

　　核電推進是將核能轉化為電能，它好比在太空船上建有一座微型核電廠，用作發電提供動力，而用電的推進設備包括離子推力器、霍爾推進器等。

　　這些電力推進器原理比較複雜，非三言兩語可以說明，所以這裏只提一點，就是中國太空站的天和核心艙，為世界首個使用霍爾推進器的航天器；當然，它並非使用核電。

　　更受科學家重視、被認為更適合作為航天器主要動力的，是核熱推進。簡單來說，它是將核能轉化為熱能，再利用噴管或者其他裝置將熱能轉化為動能。

　　有報道引述專家稱，核熱推進系統的效率是化學推進的兩倍多，這意味使用相同份量的推進劑，它產生的推力是化學推進系統的兩倍，而太空船也能飛得更快，可望3、4個月便將人類從地球運送抵火星，比化學推進載人飛船快得多。

　　目前中國、美國和俄羅斯都已投入研發核熱推進的火箭和飛船，希望作為載人探索火星，甚至更遙遠星球之用，而中國的核熱推進飛船，有望在未來幾年投入測試。

中國探火飛船以3部核熱發動機推進

 　　事實上，中國航天集團一院院長王小軍2021年6月在全球航天探索大會發表報告，當中除了講述中國太空人登陸火星的「三步走」和總體設計外，亦提到核熱推進是未來載人火星探測方案設計的重要選擇。

　　他指出，在中國太空人登陸火星計劃中，「地球上升階段」，亦即把太空船組件等物資從地球送上太空，會使用7枚重型運載火箭和1枚載人運載火箭，這些火箭「採用化學推進劑」。

　　而未來的「地火轉移運載器」，也就是從地球附近太空飛向火星的飛船，則會採用核熱核電雙模式，以3部10噸級推力的核熱發動機作為主要動力，並利用核電裝置為各分系統提供電源。

　　大家可以預期在不會太久的未來，中國太空人便會坐上飛得更快、更遠的核動力飛船，探索火星和更遙遠的星球。而到時他們的每次火星任務時間，或將比最初估計的3年大為縮短。

　　另外，王小軍的報告還提到，中國將研製一種極為科幻的航天運輸系統──「天梯」，作為航天器在太空的出發點，但這是後話。

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