中国航天即将进入核动力时代，问题来了——什么是核动力火箭？

　　我们刚刚发射了长征5号运载火箭，关于火箭的消息就已经传的漫天飞了。大家在“胖五”的激励下，觉得我们的空天技术现在已经处于无敌状态下。

　　随着“胖五”的热潮，有一条消息就开始逐渐的流传开了——我们要搞核动力（火箭）飞船。

　　在这里就有一个问题了——什么是核动力飞船？是像《三体》或者《星球大战里面》的“无工质核聚变飞船”吗？

　　这个问题要简单的说“不是”了。目前以人类的技术还真的是搞不出无工质推进系统的。

　　那么我们要搞到核动力飞船到底是什么？有没有先例？有没有其他国家在搞？它的原理又是怎样的？一句核动力飞船就能带来一系列的问题。

　　咱们逐一来说。

　　所谓的核动力火箭（飞船）是有两个派系的：一种叫做脉冲爆炸式核动力火箭，另外一种叫做喷射式核动力火箭。

　　先说爆脉冲炸式的吧，脉冲爆炸式的核动力飞船，美国人在上世纪中期是搞过相关研究的。

　　在1955年的猎户座计划中，他们弄出来了这么一个验证模型：

　　经过精密的时间计算，在模型的底部不断的抛出和引爆炸药块，模型就会以极高的速度腾空而起，理论上最终可以达到第一宇宙速度，如果这个爆炸能够持续进行3万次的话，飞船可以在几个星期内达到火星。

　　猎户座计划中所设计的飞船重量达到880吨，可以携带300吨的载荷飞行。

　　然而没有任何国家愿意在自己的头顶上每隔十几秒就引爆一颗当量2万吨的原子弹。而且由于1963年美国签署了《禁止在大气层、外层空间和水下进行核武器试验条约》这项计划也就无疾而终了。

　　核动力飞船实际上还有第二种形式——喷射式核动力飞船。

　　这个东西同样也是很多国家在搞，我们相对落后一点点。简单的这种核动力就是一种以核反应堆为动力源泉的离子火箭发动机。在未来的一段时间内，这种发动机将成为太空中首选的动力装置。

　　理由呢，特别简单——这种发动机的比冲极高。

　　先说下比冲的概念，大家一般的情况下经常看到火箭的比冲是多少多少“秒”，这里面的“秒”实际上是一个简化单位。比冲的单位是 牛·秒/千克 。说的是一千克的工质产生一牛顿的推力的持续时间。简化后就被写成了“秒”。但是要注意啊，这里的“秒”并不是单纯意义上的时间单位。

　　看一下不同的发动机的比冲：

　　我们会发现例子推进器的比冲基本上相当于我们在固定翼飞机上用的涡扇发动机，可以达到3000s。这是一个相当大的发动机功率，而VASIMR（可变比冲等离子火箭）的推力比单纯的离子推进器还要大上10被。

　　VASIMR发动机

　　但要注意的一点是——VASIMR是一种需要靠高功率的电磁波加热电离工质的“电推”发动机。以现在的技术水平来说，VASIMR每产生1千克力的推力需要消耗大约1000瓦的电力。因此大功率的发电设备则是VASIMR为动力的太空船所必须要具有的必要条件。

　　一个可真正用起来的VASIMR大约需要200MW的电力供应。200MW是多大的电量呢？

　　三门核电站

　　这是三门核电站的两个AP1000反应堆，每个重67吨、直径达2米、高6.5米输出毛功率为125MW。

　　也就是说飞船上至少要有两个这种反应堆才可以达到200MW的动力输出。

　　这对于一个大型的宇宙飞船来说还是可选方案，但是加上火箭发动机和作为工质的推进剂（氢和氙）整体的质量依旧会超过800吨。

　　目前呢，各国在核动力火箭的研发上就卡在“重量”这里了。

　　目前搞这个核动力火箭发动机最先进的是俄罗斯的TEM计划。他们从2007年就开始搞这个东西。按照战斗民族的思想来说一切靠“堆料硬刚”

　　他们弄了一套核动力推进的火箭系统，依靠铀-235为核心的核反应堆对氖气和氙气的混合气体加热（间作冷却剂），并通过核反应堆产生的电力电离被加热的氖气和氙气作为工质推动火箭前进。

　　被电离电离的氙气

　　目前俄罗斯取得的成绩是，反应堆的热功率达到了3.8MW，电功率达到了1MW，比冲达到了7000s，。整个设备的安装质量为7吨。在2019年年底公布的数据是利用这个核动力火箭可以在一个半月内推动一个小的载荷到达火星。

　　从总体上来说，现在核动力火箭的技术框架已经特别清晰，对于所需要的关键技术也都已经实现了。

　　这次如果我们要搞核动力火箭从技术积累上来说其实并不是什么难的问题。

　　但要搞一个相当巨大可以载人的飞船则还是技术难点问题。因为——这依旧是依靠喷射工质为主要推进方式的火箭设备。依然是工质的多少决定了最终飞行速度和飞行距离。

　　至于无工质发动机行不行？以太阳的辐射量来说，地球上每平方米可以有4.6 Pa的压强。如果转化成推进宇宙飞船前进的动力，那么则需要比太阳高出几十亿倍的光辐射量。即使是在月球轨道上开启无工质发动机，也可以迅速的烧掉地球上的一切。

　　因此无工质推进的方案都是使用大面积的太阳帆

　　从飞船底部发光的设计——还依旧停留在科幻小说中。