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據知名科技媒體《太空》透露,今年米國國防部高等研究計劃局,啟動了一項名為“天龍星座”(DRACO)的研究專案。據官方稱,該專案是為了研發一款基於核動力推進系統的運載火箭,以此來縮短地月之間的往來時間,為實行更多的航天計劃做準備。
這項研究的初步階段,將由米國本土的軍工企業“獅鷹科技(Gryphon Technologies)”進行,而且該企業已經得到來自高等研究計劃局1400萬美元的研究經費。
看到這個訊息時,我是一臉詫異,滿腦子的疑問。這到底是要搞航天還是造秘密武器?
疑惑解答前,得先給您介紹一下美國相關核火箭的歷史背景。
核動力火箭的前世其實,從1950年左右開始,美俄兩國在核應用取得不小的進步時,兩國科學家出奇一致的提出,核動力火箭比化學燃料火箭更適合航天任務。
當時米國人在核應用上是領先蘇聯人的,所以米國野心勃勃的將核火箭和核飛機,兩種不同結構的發動機的可行性研究,放到了一個計劃裡,也就是著名的流浪狗計劃(Rover)。在1955年,委任洛斯阿拉莫斯(LANL)與勞倫斯利佛摩,兩個頂級國家實驗室一起合作推行該計劃。
這個計劃簡單來說,就兩個核心目標:
基於核反應的測試,透過得到的資料論證核火箭的可行性。基於測試資料,提供核動力發動機的設計方案。圖 反應堆KIWI-B4-A
1961年,流浪狗計劃進展迅速遠遠超過預期,這可把NASA高層樂壞了,將後續太空探測任務中提前加入了使用核熱火箭發動機的方案——為計劃於1964年發射的RIFT(Reactor-In-Flight-Test/核動力實驗飛船)提供動力。
同年,開啟NERVA發動機計劃,委任工業承包商阿羅傑特和威斯丁豪斯,開始著手生產準備NERVA發動機的相關機械部件。
然而步子大了,就容易扯著蛋!
次年,也就是1962年,流浪狗計劃中的幾種KIWI反應堆在試車時屢次發生諸如反應堆解體噴出、融堆等嚴重事故。具體人員傷亡數字,官方沒有公佈,即便到現在都是個迷。
圖 事故過後,引爆安全測試的反應堆KIW
1963年,國會叫停所有核火箭計劃,要求重新進行安全審查。經審查過後,計劃被重新開啟,不過要求所有計劃中,涉及核相關試驗暫時不能發射升空,只能在地面進行測試試驗。
階段性的成果三年後,第一臺核能發動測試機問世,取名為NRX /EST,並在次年2月份進行了地面測試。
圖 核能引擎測試版NRX / EST
測試的結果讓所有參與人員都喜出望外。NRX / EST運行了將近兩個小時,其中28分鐘是全功率執行的,這超過了當時開發的其他反應堆執行時間的兩倍。在沒有外部供能的情況下,發動機多次正常重啟,並且在較寬的執行範圍內穩定執行。
這讓研究人員和高層都信心倍增,同年馬不停蹄的著手準備開發,正式的核能發動機NRX/XE。
1969年,真正可以用於太空飛行的核熱發動機——NRX/XE,研發成功。與測試機型相反,XE發動機在結構和功能上儘量模擬了飛行系統,但只要可能,還是會使用一些僅適用於測試的元件和子系統以節約成本和時間。另外,在元件中增加了外部防輻射罩以保護髮動機部件。這使很多參與系統測試的元件免去了防輻射加固的必要。
圖 正式的核能發動機NRX/XE
測試中, XE引擎共運行了115分鐘,28次重複啟動,各項引數正常。測試的意義非常重大,它證明了核能發動機可行性問題都得到了成功解決。
然而還未等到NRX/XE進一步測試,NASA就不得不關閉所有有關核能應用的專案。
核能應用與安全法案1970年,國會通過了一項核運用安全法案,要求所有與核動力相關的航空專案,都需要經過政府機構的重重審查,並且要求公開安全論證結果,這就直接導致NASA的所有核能火箭專案被迫終止。
當然,推行法案的背景因素很複雜,主要包含科技安全、環保意識、政治因素、以及財政負擔等等。
首先,核能引擎在地面上執行,安全措施並不是高難度問題,但安裝在火箭上就不同了。在火箭上執行,不能像地面上使用高密度混凝土或者鉛一類的重金屬,得考慮重量問題。而且防護材料不光要輕便,還要隔離輻射,更要強度能抵禦事故導致爆炸的衝擊力,不然升空一旦爆炸,就是大家一起去看“輻射雨”。當時很多主流科學家認為,現階段很難開發出這種新型材料,同時又找不到替代的辦法,最好停止所有相關專案。
其次,70年代,米國本土的環保意識開始覺醒,多個州議員都是透過向選民們兜售自己的環保政策,而當選的。同時保護該計劃的新墨西哥州參議員Clinton Anderson病重面臨隱退,加之強力支援人類太空探索計劃的總統林登·約翰遜宣佈放棄競選連任。種種政治因素下,具有很大環保隱患的核能引擎,被叫停的呼聲越來越高。
圖 新墨西哥州議員Clinton Anderson
另外,當時NASA有多個燒錢的航空專案,在同時進行,其中最著名的還有阿波羅計劃。這造成財政壓力也越來越大。
那麼疑問來了,天龍星座專案是如何透過安全審查的?
天龍星座被神奇透過有人肯定會說,時隔50年,科技進步很多,一定出了什麼科技成果,能解決好核能在火箭上應用的安全問題,所以國會通過了專案。
也有人提出,因為在2019年8月,川普政府釋出了總統備忘錄,極大地簡化了過去的流程,允許使用少量核材料的航天工程跳過原有的大量的審批程式,只需要提供符合要求的安全性證明就可以。
這兩種觀點都有一定的道理,但經不起核查和推敲。
既然在技術上能夠解決核能引擎的安全問題,那麼肯定會有相關安全性證明材料。但遺憾的是,別說安全論證結果,就是半點相關材料的影子我都沒找到。
再者,一個初期設計就要1400萬美元的燒錢專案,而且還具有極大的安全隱患問題,這是一個總統備忘錄能決定了嗎?國會里的議員們有不少都是環保主義者,沒有安全證明,他們肯定不會答應。
天龍星座專案被透過,只有一種可能:它可能涉及國家安全,它的保密性高於安全性,細節內容不能被公開。
而且,還有一個很重要的資訊——牽頭該專案的是國防部,而不是NASA。
國防部和NASA米國的航天專案管理大致分為三個層級:
·總統和國會為最高決策層;
·國防部和NASA為計劃管理層;
·工商界承包方、科研機構為科研和實行層;
總統擁有航天專案的最終決策權,而國會能透過立法、監督和預算審批對專案進行干預。專案的計劃制定是,國防部負責制定軍事航天科研方面,NASA負責民用航天科研方面。
前文說過,從論證核能引擎的可行性,再到做出第一臺正式的核能引擎,都是NASA一手在操辦。
既然NASA已經小有成果,為什麼突然換國防部來牽頭落實計劃?
這隻能說明,天龍星座專案的研發目標,是以軍事目標作為最高優先順序的。
從另一方面推斷也能得出這樣的結論。
地球人都知道,米國軍費預算幾十年來都世界第一。國防部每年即使什麼事情都不幹,光是軍事相關人員工資、裝備保養、訓練的武器消耗,就是一筆不小的開銷。假如天龍星座真的只是單純的民用航天科研專案,預算吃緊的國防部肯定不願意掏這筆錢。
那麼,天龍星座專案到底是研發什麼秘密武器呢?
神秘軍種與猜測我自己也算半個軍事迷,對米國很多軍事資訊都有關注。
有一個很有趣的現象:
自川普宣佈成立第六軍種宇宙天軍以來,這隻軍種就充滿了神秘色彩。他們如何訓練、主要的武器裝備、人員構成等等,很少有天軍可靠的訊息,大多隻是外界的猜測。
關於天龍星座專案,我個人猜測,研發運載火箭是假,真實研發目標,應該是為天軍開發一種空天一體新式戰機核能引擎。
這種引擎不光具有空中作戰能力,而且還能進行近地軌道飛行。
這裡說一下,普通戰鬥機是不能進入太空的。
一方面簡單來說,從本質上講戰鬥機的渦噴發動機和火箭發動機只有一個區別,就是火箭發動機自帶氧氣艙,不像飛機可以從大氣中取得氧氣支援。
另一方面,如果一個物體要想擺脫地球的引力進入太空,那麼這個物體的速度必須達到第一宇宙速度7.9公里每秒,也就是2.8萬公里每小時,而世界上最快戰鬥機米格-31的速度只不過是3200公里每小時,速度上差了了整整9倍,這個速度實在太慢太慢了,是逃不出地球引力的束縛的。
而目前世界上有多款所謂的太空梭,但並沒有一款發動機,能夠很好的完成空天一體飛行,所以誰先開發出,誰就領先於世界。