美國宇航局希望向月球和火星傳送核火箭

美國阿拉巴馬州亨茨維爾附近，一小塊空地上有一個國家航空航天局（NASA）馬歇爾太空飛行中心六層高的火箭試驗檯。1958年，紅石火箭研發在此進行了嚴格的測試，這枚火箭成為第一枚引爆核武器的火箭。三年後，它運載了第一個美國人進入太空。

現在，核與空間的糾結歷史再次浮出水面，就在紅石測試臺的正前方。美國宇航局的工程師們想要創造出看似簡單的東西：一種由核裂變驅動的火箭發動機。

比爾·埃姆裡奇

核火箭發動機的效率是當今為火箭提供動力的化學發動機的兩倍。但是，儘管裂變反應堆概念上很簡單，但由於會產生有毒廢物，因此建造和執行核火箭發動機存在極大挑戰性。太空旅行足夠危險，但是對於未來的人類登月和火星飛行任務，NASA認為這種風險可能是必要的。美國宇航局核火箭計劃的核心人物是比爾·埃姆裡奇（Bill Emrich），他從書面上撰寫了有關核推進器的報告。他說：“可以對火星探測器進行化學推進，但這確實很難，通過核推進，比從月球基地走得更好。”

埃姆裡奇一直在研究核能推進技術

自上世紀90年代初以來，埃姆裡奇就一直在研究核能推進技術，但隨著特朗普政府推動美國重返登月，以及為踏上火星之旅做好準備，他的工作有了緊迫感。核火箭技術幾乎肯定將用於任何載人火星任務。

需要指出，核引擎不會將火箭提升到軌道。那太冒險了，如果帶有熱核反應堆的火箭在發射臺上炸燬，則可能會導致切爾諾貝利規模的災難。取而代之的是一枚普通的化學推進火箭把一枚核動力飛船提升到軌道，然後才能啟動其核反應堆。這些反應堆產生的大量能量可以用來維持其他星球的人類前哨基地，並將前往火星的時間縮短一半。

美國國家航空航天局前副局長，BWX技術公司的執行長雷克斯·格維登（Rex Geveden）在8月告訴國家太空委員會：“許多太空探索問題要求始終提供高能量動力，而對於這類問題，核動力是首選。”

美國國家航空航天局局長吉姆·布萊登斯汀（Jim Bridenstine）呼應了格維登的觀點，他稱核推進是“遊戲規則改變者”，並告訴美國副總統邁克·彭斯（Mike Pence），在太空中使用裂變反應堆是“美國應該利用的一個絕佳機會。”

這不是NASA第一次鍾情於核火箭。在1960年代，政府開發了幾種核反應堆發動機，與傳統的化學火箭發動機相比，它們產生推進力的效率要高得多。美國宇航局開始計劃建立永久性月球基地，並在80年代初對火星進行第一次載人飛行。但是與許多NASA專案一樣，核火箭發動機很快失寵，負責它們的辦公室也關閉了。

也有技術上的障礙。儘管核火箭發動機的概念非常簡單（反應堆將氫氣加熱，氣體通過噴嘴排出），但設計能夠承受自身熱量的反應堆卻非常困難。地面裂變反應堆的工作溫度約為315攝氏度，火箭發動機中使用的反應堆必須到2204攝氏度以上。

在過去的十年中，埃姆裡奇和一組工程師一直在模擬馬歇爾太空飛行中心的核火箭發動機內部的極端條件。他們沒有引發裂變反應，而是使用大量電力（足以滿足數百個美國普通家庭的電力需求）來將燃料電池加熱數千度。他說：“把它想象成一個大微波爐。”

NASA的核火箭模擬器NTREES正在測試可承受極端高溫的材料

該專案稱為“核熱火箭元素環境模擬器”（NTREES）。它一直是NASA悄然迴歸核動力的支柱。 埃姆裡奇和他的團隊使用模擬器的大腔室來研究材料對極端熱量的反應。

早期的研究為核火箭發動機奠定了基礎。 NASA的下一步是開發將引擎從理論帶入現實所需的硬體。 2017年，美國宇航局授予BWX科技公司一份為期三年，價值1900萬美元的合同，以開發核發動機所需的燃料和反應堆元件。次年，國會在NASA的預算中預留了1億美元用於發展核推進技術。今年，美國國會又增加了1.25億美元用於核推進技術。

但在核火箭發動機首次飛行之前，美國宇航局需要徹底審查其發射核材料的規定。 8月，白宮釋出了一份備忘錄，責成NASA制定執行太空核反應堆的安全協議。一旦它們被美國國家航空航天局採納，就將為2024年最早的核動力飛行奠定基礎。這與特朗普將美國宇航員送回月球的截止日期相吻合。

也許這一次，宇航員們將乘坐核火箭。