新型燃料可承受核热推进反应堆的工作条件

通用原子公司电磁系统公司 (GA-EMS) 已成功测试了一种核燃料，这种燃料有朝一日可能会为未来的航天器提供动力。试验证实，这种燃料可以在核火箭反应堆的恶劣环境中生存。

到目前为止，推进航天器的主要方式是通过化学火箭。化学发动机几十年前将第一颗卫星送入太空，将第一位宇航员送上月球，并将第一批深空探测器送出我们的太阳系。

然而，化学火箭已经达到了其能力的理论极限。事实上，当 1942 年第一枚德国 V-2 火箭进入太空时，它们就已经达到了极限。从那时起，所有的进步都是通过火箭发动机本身的外围创新使火箭变得更大、更高效。

化学火箭有替代品，如离子驱动器和太阳帆，但它们产生的推力很小，应用有限。对于真正雄心勃勃的项目，太空工程师想要的是比最好的化学火箭功率至少高出三分之一的发动机。如果能制造出这样的发动机，它将允许在低地球轨道和月球之间快速穿梭，能够在短时间内快速改变轨道，并在合理的时间内将大型载人航天飞机送往火星和其他行星。

最好的，事实上也是唯一的候选方案是核热推进 (NTP) 系统或核火箭。这种火箭于 1945 年首次构思，它是一种用核反应堆代替燃烧化学燃料的火箭，核反应堆用于加热推进剂。这种推进剂很可能是氢气，但可以使用任何东西，包括水。这是因为推进剂不提供任何动力。根据牛顿第一定律，它只是被排出以产生推力的反应物质。

基本原理很简单，但工程设计总是细节决定成败。其中一个细节是，这种反应堆必须在极高的温度和强烈的振动下运行并存活下来。我们说的是 2326 °C (4220 °F)，而且还要加上高反应性的过热氢气。

任何传统的核燃料都难以承受这种温度，但火箭工程师需要的是一种不仅能经受住考验，而且在过程中不会开裂或碎裂的燃料。

据 GA-EMS 总裁 Scott Forney 称，最近在阿拉巴马州红石兵工厂的 NASA 马歇尔太空飞行中心进行的测试证明，最新的燃料可以在运行温度下不被腐蚀或降解。燃料承受着反应堆的全热和氢气，并在那里停留了 20 分钟——这大约是核发动机在助推机动过程中必须承受的。其他测试研究了燃料如何处理未指定的保护功能变化。

“据我们所知，我们是第一家使用 NASA MSFC 的紧凑型燃料元件环境测试 (CFEET) 设施的公司，成功测试并展示了燃料在氢气代表温度和升温速率下热循环后的生存能力，”GA-EMS 核技术与材料副总裁 Christina Back 博士说道。“我们还在 GA-EMS 实验室的非氢环境中进行了测试，证实燃料在高达 3，000 °K（4，940 °F，2，726 °C）的温度下表现异常出色，这将使 NTP 系统的效率比传统化学火箭发动机高出两到三倍。我们很高兴继续与 NASA 合作，不断完善和测试燃料，以满足未来地月和火星任务架构的性能要求。”

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