當NASA與其國際及商業伙伴正全力加速重返月球之際,這家航天機構并未忽視火星。如果一切順利,NASA計劃在2028年測試一項新技術,該技術有望縮短前往這顆紅色星球的旅行時間,并為探索乃至人類定居打開大門。
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NASA正在開發“自由一號”太空反應堆,這是一艘旨在將三架名為“天墜”的直升機運抵火星的核動力航天器。其理念類似于2021年作為“毅力號”火星車任務一部分前往火星的“機智號”直升機。一旦抵達,“天墜”直升機可以偵察未來人類火星任務的潛在著陸點。
該任務是NASA今年3月發布的、名為“點火”的更廣泛公告的一部分。
“自由一號”太空反應堆是一種核電力推進火箭,這意味著它利用電力電離氙等推進劑。這能提供緩慢但穩定的推力,最終使航天器加速到比普通化學火箭更快的速度。它將由一枚常規火箭發射入太空,然后啟動其核電力發動機。
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NASA已經發射過太陽能電力推進火箭,例如目前正在前往富含金屬的主帶小行星“靈神星”的“靈神星”探測器任務。與太陽能相比,核電力有一個顯著優勢:它更適用于深空任務,因為在深空,太陽光比在內太陽系更為暗淡。
自20世紀60年代以來,NASA一直在研究核推進技術。火箭飛行器用核發動機項目在20世紀60年代甚至進行了一些地面測試,但在尼克松政府時期,作為阿波羅計劃后削減開支的一部分被取消。NASA曾設想在20世紀80年代利用NERVA技術將宇航員送往火星。但與“自由一號”太空反應堆不同,NERVA是一種核熱火箭,它利用其反應堆將推進劑過熱,從而為星際航天器產生巨大的推力。
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美國在20世紀80年代末和90年代初,通過“戰略防御倡議”下的“林風”等項目復興了核熱火箭的想法,但并未走出概念階段太遠。直到最近,政治上都缺乏支持深空探索的動力。
幸運的是,當前重返月球并前往火星的推動力在國會和廣大公眾中都獲得了兩黨支持。因此,NASA致力于發展核技術(不僅用于推進航天器,還為未來的月球基地和火星定居點供電)的努力更有可能取得成果。
據《太空新聞》報道,“自由一號”太空反應堆將花費一年時間抵達火星并部署其直升機。未來,更強大的核電力火箭可以在兩到三個月內抵達火星,所需時間遠少于化學火箭。“自由一號”太空反應堆只是一個原型。
對于前往木星和土星等外行星的航行,核火箭與化學火箭的旅行時間差距將更大。核火箭通過縮短前往火星的時間,可以使船員和乘客暴露在穿越行星際空間時所固有的微重力和輻射等危險中的時間大大減少。
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SpaceX的埃隆·馬斯克關于前往火星并建立百萬人定居點的計劃依賴于使用化學火箭的巨型“星艦”。未來的火星定居者可能至少要忍受長達七個月的行星際航行,才能降落在環境惡劣的火星上。而且,這次航行只有在近地軌道進行多次燃料加注飛行后才能進行。
火星定居不僅是馬斯克最珍視的夢想,也是這位企業CEO獲得有史以來最大回報的先決條件。
或許存在一種方法,將巨大的“星艦”與核發動機結合起來,能夠將有效載荷送往火星的時間縮短到“星艦”單獨飛行所需時間的大約一半。可能的解決方案是,讓一艘“星艦”在與NASA提供的核火箭級對接后繼續前進。
考慮到滿載“星艦”的質量,工程挑戰可能非常巨大。但這種可能性表明,NASA和SpaceX的工程師們應該開始工作了,首先要確定這個想法是否可行,然后,如果可行,就開始設計和測試。
一艘核動力推進的“星艦”,或許是人類開啟太陽系探索與定居之門的鑰匙。
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