“你醒来看到这个公告,脸上会笑开花。”威尔士班戈大学核未来研究所联合主任西蒙·米德尔伯格(Simon Middleburgh)这样形容自己的反应。让他露出笑容的,是美国宇航局(NASA)在“阿耳忒弥斯2号”乘组开启绕月飞行之前宣布的一项计划:建造“太空反应堆-1自由号”(Space Reactor-1 Freedom,简称SR-1)。
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按计划,这将是史上第一艘由核反应堆驱动的行星际飞船,目标是在2028年底执行一次无人火星任务,并于2029年抵达。任务一旦成功,意味着更高效、可能更快的太空飞行时代开启——飞往火星及更远目的地途中,宇航员能省下时间,也能减少暴露在有害宇宙辐射中的时长。
在太空里跑核反应堆听起来像疯话,其实不是。苏联曾把数十座反应堆送入轨道,多用于为侦察卫星供电。专家认为,实现核空间推进并不存在重大技术障碍。佛罗里达空间研究所的航天工程研究员菲利普·梅茨格(Philip Metzger)说:“我认为这是一项非常可行的技术。我很高兴看到他们终于动手了。”
但这条路走得并不快。过去75年里,美国启动过多个相关项目,又一个接一个终止。最近的一个是NASA与国防部的合作项目DRACO,于2025年结束。项目被取消的原因包括:实验成本高昂、在价格上无法与常规火箭推进竞争,以及难以确保地面测试安全有效地进行——毕竟,那是在制造一场威力极强的核反应。
几经摇摆之后,NASA如今愿意为核动力行星际旅行押上20亿美元。它选择的路线叫核电动推进:利用自持的铀原子裂变反应产生中子,制造热量并最终转化为电能;电能用来电离气体,气体在磁场辅助下高速喷出,产生推力。美国能源部空间反应堆项目国家技术主管塞巴斯蒂安·科尔比西耶罗(Sebastian Corbisiero)说,这种方式“推力非常低,但效率非常高,所以你可以长时间使用它”。
这枚火箭可能长什么样?NASA SR-1项目主管史蒂夫·西纳科雷(Steve Sinacore)的一次演示提供了一些线索。目前的概念图里,飞行器像一支巨大的带尾羽的箭。尾部容纳动力与推进系统,顶端装载充铀核反应堆,功率至少20千瓦——作为参照,地球上典型的核电站功率约是其5万倍。SR-1上的“尾羽”是大型散热鳍片,通过向太空辐射热量帮助反应堆降温。
和许多太空硬件一样,反应堆在获准随火箭经历颠簸旅程之前,必须先在地面完成充分测试。“安全度过发射过程将是个挑战,”米德尔伯格说,“你会被摇晃、震动、翻滚。”出于安全考虑,反应堆将在发射后约两天、离地球足够远时才启动。铀本身并不算极其危险,但反应堆运行后产生的废料就另当别论了。如果SR-1按计划工作,它飞往火星的旅程大约需要一年。
这种新型空间推进能否在2029年真正抵达火星?有可能。NASA表示,正在建造SR-1反应堆的爱达荷国家实验室进展顺利,目标仍是2028年底发射。西纳科雷表示:“主要部件的采购正在进行,动力与推进单元的集成工作稳步推进。”如果旨在为本十年末在月球南极奠定基地基础的“阿耳忒弥斯”计划能守住自己的激进节点,前景还会更明朗。
“这是一个激进的时间表,”弗吉尼亚航空航天公司分析力学协会高级项目副总裁林赛·霍姆斯(Lindsey Holmes)说。她怀疑,这一推进部分源于中国和俄罗斯各自的深空核野心。两国曾谈到计划在2030年代中期把反应堆送上月球表面,为一个联合运营的月球基地供电。无论SR-1在太空中的飞行是成是败,它的研制都应有助于NASA把自己的反应堆送上月球——两个项目涉及的技术大体相似,毕竟月球表面和太空本身一样是真空。如果核动力行星际飞船能行,月球上的核反应堆应该也能行。
SR-1所需的大部分技术已经存在,剩下的问题在于把所有部分拼装起来,再看它在太空中表现如何。
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