2019年，美國在星際探索方面動作頻頻。先是今年3月26日美國副總統彭斯表态要繼續推進太陽系探索計劃，并雄心勃勃的提出要在2024年讓美國宇航員重返月球。接着，5月22日，美國國會批準了NASA（美國航空航天局）1．25億美元用于開發核熱推進技術的預算。7月2日，NASA成功測試了獵戶座宇宙飛船（Orion）的發射中止系統（LAS），标志着阿爾特彌斯（Artemis）月球任務邁入了一個新的裡程碑。最近，NASA動用巨型運輸機“超級古比魚”将獵戶座飛船運送到俄亥俄州進行極低溫環境測試，完成後再将之送回佛羅裡達州，以安裝到專門為之設計的大推力“太空發射系統”（SLS）上。

獵戶座宇宙飛船飛行模拟畫面

獵戶座飛船現在的任務是為登月任務運送和建立一個稱之為“門戶”的月球觀察平台，作為宇航員登月的中轉站，意味着比原先的設計攜帶更多的設備，因而需要擁有105噸的近地軌道運載能力。承擔獵戶座飛船發射任務的“太空發射系統”目前有效載荷是77噸，最終可擴展到143噸。“太空發射系統”擁有的兩個固體火箭能夠提供持續126s、單個高達3，600，000磅的推力，4個RS25液體火箭發動機能夠提供持續8分鐘、單個高達512，000磅的推力。

在月球發射核熱推進傳送器的優勢

美國自阿波羅登月之後，花大力氣重啟登月計劃，難道僅僅是為了把宇航員送上月球這麼簡單？其實，這隻是NASA星際探索計劃的一個小小的演練。重返月球将為NASA将宇航員送上火星并返回地球做好工程和基礎設施上的能力儲備。星際探索的一個基本保障是擁有一個先進的火箭引擎确保我們高速到達遙遠的宇宙目的地，而熱核動力推進在深空旅行中将是最優先的選擇。更好的核動力能讓我們飛到更遠的距離。而在月球上建立一個“核熱推進傳送器”，将比一般的化學推進火箭能更高效地把人員和物質從近地軌道傳送到空間站中。

在月球上建立“核熱推進傳送器”比地球有什麼優勢呢？“核熱推進傳送器”的反應堆重啟次數将可以達到160次，以每半年一次飛行任務統計，将可以服役20年。每次任務運行時間可達到90分鐘。由于反應堆芯的冷卻出口溫度相對較低（1700K），将确保反應堆很高的重啟能力。相對較低的反應堆芯的冷卻進口壓力（3102kPa）可以在機理上實現更簡單可靠的設計。因此，月球上的低溫、低壓條件将允許一些在地球上無法采納的設計：例如極端高溫的燃料棒、高壓反應堆芯、高重啟能力下的多任務架構設計等等。

核推進火箭的背景和進展

核推進火箭于上世紀60年代在NERVA（NuclearEngineforRocketVehicleApplication）項目中提出，作為一種理想的兼顧高推力和高效的系統，核熱推進将鈾做成核裂變反應堆芯的燃料棒，将氫氣作為冷卻劑。穿過類似蜂窩結構的反應堆芯後，吸取了大量熱量的高溫等離子氫氣經噴管高速排出後即産生巨大推力。

月球基地想象圖

第三代核推進火箭“美洲小燕”（Pewee）采用液氫作為推進劑，可以産生25，000磅的推力，推重比為3．5比1，比沖為940秒。随着飛行任務時間的增加，液氫由于易于汽化，其儲存成為長期飛行的卡脖子難題。液氨則可有效解決這一難題。氨氣液化溫度為195．5K，當處于太陽陰影面時，液氫在宇宙中可以保持足夠低溫而不會汽化，因此，還可以将富餘的液氨儲存在近地軌道的“氣站”中。

用液氫作為推進劑，Pewee核反應堆隻能運行四回，可能是受限于運行溫度（＞3000K）和運行壓力（1000psi，6894kPa）過高。而用液氨作為推進劑，重量為3732磅，預測可産生6．7比1的夢幻般的推重比。燃料棒可在1700K溫度下運行，運行壓力為450psi（3102kPa），真空推力為25，000磅時，可産生233秒的真空比沖；當運行壓力提高到1200psi（8273kPa），真空推力為26，248時，可産生245秒的真空比沖。核反應堆将從較低運行溫度和較高運行壓力的設計中受益。

正在研制中的獵戶座飛船

NASA星際探索雄心再現

鋼鐵俠的父親說過，他有很多雄偉藍圖，受限于那個時代而無法實現，随着工業水準的提高、更先進材料的出現、機理的突破，核熱推進火箭從理論設計、地面試驗正在向小型化、實用化走來。核熱推進火箭的比沖為化學燃料火箭的兩倍，可以使到達火星的時間縮短一半，一旦飛行試驗成功，人類登上火星甚至更遙遠的星系就不再是那麼遙遠的事。目前，NASA已經為載人探月建造了獵戶座宇宙飛船，内置了很多可以幫助其深入探索太陽系的新技術，其乘員艙可維持宇航員深空旅行，并提供深空返回速度下的安全再入。先實現登月，利用月球低溫、低壓、低重力的條件，探索各種新技術的可能，再借助核熱推進火箭，讓載人飛船走向深空，NASA的星際探索正穩步推進中。

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