美國核熱火箭引擎無限期延期
世界上最有錢與權力人,都把目標放在火星,但目前最大的阻礙之一是站上火星土地之前,人類可能熬不過長達半年到9個月的太空飛行。最近俄羅斯媒體披露,俄羅斯國有原子能公司已經成功研發一種超高速引擎的實驗室原型,可以在最快30天就到達火星。
在大多數火箭引擎中,液氫燃料和液態氧氧化劑被泵入燃燒室點燃,產生熱廢氣來推動火箭。俄羅斯原子能公司特羅伊茨克科學研究所目前在研發的是等離子電火箭,與傳統化學火箭不同,它不會燃燒燃料來產生推力,而是使用兩個電極的電力推進系統獲得定向動力,當帶電粒子在電極之間移動並施加高電壓時,電流會產生磁場,將粒子推出引擎。
傳統火箭由於燃燒的限制只能達到每秒4.5公里的速度,但等離子火箭利用電磁場來加速帶電粒子,主要是氫離子,可以加速到每秒100公里的極限速度。俄羅斯原子能公司表示,該引擎以脈衝周期模式運行,平均輸出功率達到300kW,因此能夠將太空船加速到比傳統引擎高得多的速度。
火箭在發射時還是以傳統的化學推進方式,但一旦到達軌道,它將切換到電力推進。科學家表示,傳統化學推進是一開始速度爆發後就會停止,但等離子引擎可提供持續的推力,使太空船能夠穩步加速,這種持續加速可使太空船在30-60天內到達火星,大大減少宇航員在旅途中受到的宇宙輻射和心理壓力。
該引擎背後的一個關鍵創新是使用氫作為主要推進劑,氫的優點是質量輕且儲量豐富、高效加速、產生熱量更低。俄羅斯原子能公司的科學家已經建造等離子發動機的實驗室原型,並打造一個大型實驗台來測試原型機,實驗台配備一個長14米、直徑4米的真空室,模擬外太空的測試條件。據稱該引擎使用壽命為2,400小時,100天時間,足以完成火星之旅。
如果成功的話,這項創新將為更快執行火星任務,除了作為載人工具,還可用作太空拖船,以更快的速度在行星軌道之間運輸貨物,打開深空探索時代,甚至在人類有生之年到達外太陽系打開大門。但它還處於研發的早期階段,可能還需要幾年時間才能用於載人火星任務。俄羅斯科學家目標是2030年推出火箭模型。
不只俄羅斯在研發更快的火箭,以傳統化學或太陽能推進系統無法實現的持續時間和速度的太空旅行,也是美國和中國的共同目標。2023年美國太空總局宣布與國防高級研究計劃局(DARPA)合作,在太空中展示核熱火箭引擎,有望實現傳統化學火箭的三倍推進效率,把前往火星的旅程時間縮短一半。原本預計2027年可以進行太空測試,但礙於資源限制,今年初宣布沒有時間表。
(首圖來源:ESA)