NASA宣布：将与美国防部合作研制核动力火箭,这意味着什么？

美国国家航空航天局（NASA）局长比尔·尼尔森讲道：“今天，我很高兴地宣布我国在空间技术方面的下一个重大步骤，我们的目标是在2027年前展示热核发动机并实现点火。”尼尔森称，NASA 多年来一直在研发核热推进的概念，希望最终能让宇航员飞向深空并比之前更快地返回地球。

核热推进系统推力强大且效率适中，它使用的是核裂变反应堆，常采用氢气作为工质兼冷却剂，工质流经反应堆后被加热，再经收缩扩张喷管高速喷出，进而提供推力。相比化学动力驱动，由热核推进技术驱动的火星飞行任务能提供更有效的推力。

据报道，工程师们表示，使用这种技术从地球到火星旅行大约需要4个月，而传统的化学动力发动机大约需要9个月。这将大大减少宇航员暴露在深空辐射下的时间，也将减少前往火星期间所需的食物和其他货物等物资。NASA：与美国防部合作探索火星，2027年底前完成核动力火箭试验

关于“核动力火箭”这个概念我们今天来聊聊

美国研究出核弹、核潜艇、核动力航母后现在在研究核动力火箭也是很正常的事情呀，况且他们冷战时期，就已经有过测试“核热火箭引擎”的项目了。

在NASA的第36届推进器研讨年会上，有数十份会议文件提到了使用热核火箭作为推进器的构想，可以说他们早就在研究核动力火箭了。
在核动力火箭引擎中，核反应堆中的核裂变会产生极高的热能，发动机将热能传递给液体推进剂，推进剂受热迅速膨胀并通过喷管高速排出，产生强大推力。核动力火箭的能效是传统化学燃料火箭的3倍甚至更多。

据美国航天局介绍，使用核动力火箭可以缩短运输宇航员的时间，降低宇航员的风险。缩短运输时间是实现载人火星探索任务的关键之一。更快、更高效的运输技术将帮助美国航天局实现探索月球和火星的目标。

核聚变是将原子核结合在一起而不是将原子核分裂，所以该火箭的发动机在获取能量的方式上要比裂变发动机完美得多。聚变反应堆能够减少产生一些不必要的放射，令火星航天器想象图外聚变堆很容易获得补充燃料。这是因为在月球的表面和木星的大气中存在大量的燃料氘和氚。这意味着，利用核聚变火箭作为交通工具可在太阳系内的月球或木星上补充燃料，然后继续星际旅行。

我们知道一趟往返的火星之旅大约需要500天左右，根据轨道的不同需要的时间也会出现变化，宇航员需要长时间暴露在太空中，可能会构成威胁。

核动力火箭效率是常规化学火箭的三倍。

在核热火箭发动机中，裂变反应堆产生极高的温度。发动机将反应堆产生的热量转移到液体推进剂中，液体推进剂通过喷嘴膨胀和耗尽，以推动航天器。核热火箭的效率可能是常规化学推进的三倍或三倍以上。

NASA认为载人火星任务可以使用核动力火箭，这样确实能大大减少飞行时间，从而降低宇航员的风险。NASA创新先进概念计划的研究人员同时也在设计一个潜在的载人火星登陆轨道，只需要210天的时间，相比较于500天的空间飞行时间已经是大大缩短了，时间分配为83天为前往火星、30天时间为停留在火星表面进行考察、剩余的97天时间为返回地球。

缩短时间其实是很关键的，因为长途旅行需要更多的补给和更强大的系统。

由于使用了核能，那么就不需要像之前的火箭一样携带大量的燃料，这能增加科学有效载荷容量和提高仪器和通信效率。

DARPA与NASA的合作，对于NASA方是空间技术任务局（STMD）领导的，而DARPA是开发整个项目和发动机（包括反应堆）的订约机构。

DARPA将领导整个计划，包括火箭系统集成和采购、批准、调度和安全，涵盖安全和责任，并确保发动机与航天器的全面组装和集成。

除此之外，美国宇航局、能源部（DOE）和工业界也在开发先进的空间核技术，用于利用电力进行空间探索的多项举措。通过美国宇航局的核裂变动力项目，能源部授予了三项商业设计工作，以开发可用于月球表面以及后来的火星的核电站概念。

美国宇航局和能源部正在开展另一项商业设计工作，以推进高温裂变燃料和反应堆设计，作为核热推进发动机的一部分。这些设计工作仍在开发中，以支持提高发动机性能的更长期目标，并且不会用于DRACO发动机。

从NASA和DARPA合作发布的口径来看，目前发展核动力火箭主要目标应用于登月、登火项目。唯一可能存在的问题是，主导方目前来看是DARPA，根据合作备忘录来看，名为X-NTRV的航天器将由DARPA主导整个研发计划，包括火箭系统集成，采购，批准，安全，调度等。

说实话，虽然NASA对波音错付了太多，但是总体来说NASA的产出是对得起给他的经费的，DARPA则多少更加官僚、保守一些。

DARPA在过去对热核推进火箭的研究中，合作方基本是通用原子、洛马这样的“国家队“,虽然曾经与贝索斯的蓝色起源有些合作，但是大家都知道那更多的是象征性的。

在DARPA的诸多合作伙伴中，有一家名为BWX的技术公司值得关注。

当然，美国人肯定把这个作为与东方大国的竞争武器，科技已经有了国界。但相信只要是技术，就像路一样，有人走过，肯定就可能有后面人跟上，然后走的人多了，就成了路、成了大道、成了坦途。东方大国，会做出应应未来大道的准备；说不定，美国人正在趟路，东方大国可能已准备修建高速公路或铁路了。

这是好事，科技本应合作更好的进步，但没有合作时竞争也可以更促进进步。

然后什么是核热火箭？

核热火箭就是用核反应堆加热推进剂然后气化膨胀喷出产生推力的火箭发动机，等于核锅炉烧开液态氢然后喷出，是基于核裂变反应。另一类核火箭是核电火箭，通过核反应堆发电，然后用核电驱动离子或者等离子体推进器喷射物质产生推力。核热火箭也不是什么新玩意，1960-1970年代美苏都造了一大堆样机在地面试车，最大的一款反应堆理论热功率达5000兆瓦，比绝大部分核电站的反应堆都高。核潜艇、核航母也不过几百兆瓦。但因为种种原因都没实际上天。实际上过天的只有放射性同位素加热器和发电机以及发电用的迷你核反应堆，没有核热火箭发动机。

核热火箭有什么特点？

首先核火箭不像核潜艇、核航母一样加一次燃料能持续十年以上推进载具（不要给自己加所谓无工质的戏）。因为太空中没有着力点，必须通过喷射物质的反作用力来推进。因为核热火箭能以较高的温度（通常是2000-3000开尔文）喷射低分子量物质例如氢，所以喷气速度比化学火箭高很多。相比氢氧火箭发动机翻倍。比冲通常在800-1000秒左右，而氢氧火箭发动机比冲在400-460秒左右，马斯克的猛禽火箭发动机理论上最大真空比冲是380秒、我国的YF100是335秒。可见优势很明显。

有人可能会问化学燃烧温度可以更高，能达到3500开为什么喷气速度比不上核热火箭？因为化学火箭喷射的大多数是二氧化碳、水等燃烧产物，分子量大。核热火箭直接喷分子量小的氢，所以哪怕温度低一点但依旧喷得更快。核热火箭喷气速度上限跟耐热与抗腐蚀材料有关，目前堆芯温度是被材料限制在2000-3000开。温度越高喷气速度越快但发动机寿命也越短，这个需要根据技术条件和任务规划平衡。

NASA认为载人火星任务可以使用核动力火箭，这样确实能大大减少飞行时间，从而降低宇航员的风险。NASA创新先进概念计划的研究人员同时也在设计一个潜在的载人火星登陆轨道，只需要210天的时间，相比较于500天的空间飞行时间已经是大大缩短了，时间分配为83天为前往火星、30天时间为停留在火星表面进行考察、剩余的97天时间为返回地球。

你们知道古时候人科举需要多久么？你们知道大航海时代拿破仑海上航行 需要多久么？你们知道郑和下西洋耗时多久么？

如果你们知道以上三个数据，那么你们就知道了核动力火箭一旦成功将地球火星的航线时间缩短到210天意味着什么了：火星将成为美帝的新大陆。这种时间成本，是任何国家没有办法竞争的。