地球到火星只要100天!核火箭的出現,引爆了整個世界的科學家

2020-08-10 小花貓咪呀

宇宙對於人類來說算是非常浩瀚的地區,但人類的科技目前就連太陽系這個後花園都還出不去,可以說是非常難受了,人類目前只能靠著燃料飛行才能夠前往另一個星球,但實際上在很久以前就曾經出現過可能縮短我們宇宙飛行時間的技術。傳統的化學火箭的工作原理是點燃某種可燃化學物質,將廢氣從火箭尾部噴嘴排出。利用牛頓的第三定律,即對各力量有同樣的反響,火箭受到來自排放氣體的反方向的推力,進而被發射。



我們用傳統的化學火箭訪問火星,首先從地球進入近地軌道。然後,在正確的時間發射火箭,逐漸向上軌道。經過8個月的飛行,直到我們新橢圓軌道與火星交叉。這就是所謂的霍曼轉移,這是我們所知道的最有效的太空旅行方法。使用最小的推進劑進行最大有效載荷。當然,問題是必要的時間。在旅途中,太空人會消耗食物、水、空氣,長時間處於深空輻射中。然後,返回任務使對資源的需求倍增,輻射的負荷成為倍。核火箭所以我們需要加快速度。這50年間,NASA考慮化學火箭的替代品,即核熱火箭。他們確實加速了火箭的宇宙旅行,不過,也有自己的風險。這個為什麼到現在還沒有採用哪些呢?



1961年,美國宇宙局和原子能委員會共同研究了原子能推進(NTP)的概念。這是華納·馮·布貸款(Werner von Braun)創始的。他希望人類任務在20世紀80年代藉助核火箭的動力飛向火星。這個沒有發生。但是,他們確實進行了一些成功的核試驗,證明了這是可行的。核火箭的動作原理與傳統的化學火箭相似,不過,作為動力利用大理石的大小的鈾燃料球核分裂的過程等,放出大量的熱。這個把一個氫加熱到2500℃,然後以很高的速度從火箭尾巴排出。能得到非常高的速度。火箭的推行效率是化學火箭的兩倍到三倍。不得不是科學界沸騰起來。化學火箭來火星還記得8個月嗎?一個原子能火箭將去火星的時間縮短一半,最後到達火星的時間可能就只是100天的時間而已。這意味著太空人的消耗資源較少,輻射負荷也較低。另一個最大的優點是,當地球和火星沒有完全排列整齊時,核火箭的強有力的推力能順利推進任務。如果使用化學火箭,錯過正確的時間要等兩年,核火箭可以提供額外的推力來解決延遲問題。因此,核火箭無論在動力上,還是在續航能力上,都比傳統的火箭具有無可比擬的優勢。未來火箭的新方式。當然,根據這個放射性物質被驅動的火箭也有風險。



1955年,羅斯阿拉莫斯科學實驗室的「漫遊者」項目開始了首次核火箭實驗。關鍵的進展是將核反應堆小型化,安裝在火箭上。在今後的幾年裡,工程師們建造了十幾個不同的大小和輸出的核反應堆進行了測試。隨著漫遊計劃的成功,美國國家航空和宇宙航空局(NASA)將目光轉向人類前往火星的任務,按照阿波羅登月器(Apolo著陸器)登月。由於距離和飛行時間,他們可以確定核火箭的能力將成為關鍵任務。但是,核火箭並不是沒有風險的。飛機中的核反應堆對太空人來說是小的放射線源。這是由於飛行時間減少而抵消的。宇宙本身是巨大的放射線受害,持續性的銀河宇宙輻射破壞宇宙飛行員的DNA。20世紀60年代末,美國國家航空宇宙局(NASA)設立火箭搭載機應用原子能發電項目(Nuclear Egine for Rocket Vehicle Appliation program,簡稱NERVA),開發載人火星核火箭技術。



他們在內華達州沙漠試驗了更大、更強的核火箭。當時的環境法因為比現在寬敞得多,直接向大氣中排放了高速氫,不過,1973年這個項目被關閉了。此後,沒試驗過核武器的箭。但是,最近技術的進步使原子能熱的推進更有魅力。1960年代,他們唯一能使用的燃料源是高濃縮鈾。但是,現在的工程師們認為他們可以用低濃縮鈾解決問題。它可以測試更多的火箭設施,使這項研究更加安全。另外,更容易捕獲排放氣體中的放射性粒子,並適當處理。這降低了使用該技術的整體成本。或許在未來人類真的只能夠靠著反推力火箭來在宇宙中進行漫遊吧,又或者說未來人類研發出了光速引擎這種存在,或許人類就不會在需要化學反推力火箭了,那麼屏幕前的你對此有什麼不同的看法嗎?

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