核动力航天时代将至：人类飞往火星，有望更快、更安全

今年 4 月，就在“阿耳忒弥斯 2 号”（Artemis II）乘组即将开启历史性的绕月飞行之前，美国国家航空航天局（NASA）宣布了一项建造“自由”号太空反应堆 1 号（Space Reactor-1 Freedom，简称 SR-1）的计划。

作为首艘由核反应堆提供动力的行星际航天器，SR-1 计划于 2028 年底前执行一次无人火星探测任务，并于 2029 年抵达火星。

如果任务成功，将标志着一个更高效、甚至可能实现更快速太空飞行的新时代到来。

这不仅能够缩短宇航员前往火星及更遥远目的地的旅程时间，还能减少他们暴露于有害宇宙辐射中的时间。

英国威尔士班戈大学核未来研究所（Nuclear Futures Institute）联合所长西蒙·米德尔伯勒（Simon Middleburgh）表示：“一觉醒来看到这样的消息，真的会让人喜笑颜开。

”

在太空中运行核反应堆听起来或许有些疯狂，但实际上并非如此。

苏联曾将数十座核反应堆送入轨道，通常用于为间谍卫星供电。

专家们也表示，实现核动力太空推进并不存在重大的技术障碍。

佛罗里达太空研究所的航天工程研究员菲利普·梅茨格（Philip Metzger）表示：“我认为这是一项完全可行的技术。

很高兴看到他们终于开始着手实施了。

”

尽管如此，利用核反应堆开发太空推进技术的进展一直十分缓慢。

过去 75 年间，美国曾启动多个相关研究项目，但最终都被终止。

最近一个被取消的是 DRACO 项目，这是 NASA 与美国国防部合作开展的一项计划，于 2025 年宣告终止。

该项目之所以被取消，是因为实验成本高昂、在成本上难以与传统火箭推进技术竞争，以及难以确保地面测试的安全性和有效性。

（毕竟，他们要制造的是一个能释放巨大能量的核反应堆。

）

经过长期犹豫，如今 NASA 似乎终于愿意为核动力行星际航行押下 20 亿美元的赌注。

NASA 正在推进一种名为核电推进（nuclear electric propulsion）的技术路线。

这种技术利用铀原子核在中子作用下发生的自持裂变反应产生热量，并最终将其转化为电能。

随后，电能被用于电离气体，再借助磁场将电离气体从航天器中高速喷射出去，从而产生推力。

美国能源部太空反应堆项目国家技术主任塞巴斯蒂安·科比西耶罗（Sebastian Corbisiero）表示：“这种推进方式产生的推力非常小，但效率很高。

因此，它可以长时间持续工作。

”

那么，这样一艘核动力航天器究竟会是什么样子？NASA SR-1 项目主任史蒂夫·西纳科尔（Steve Sinacore）的一份演示材料提供了一些线索。

从目前的概念图来看，这艘航天器看起来就像一支装有尾羽的巨型箭矢。

其尾部将安装供电和推进系统，而前端则搭载一座装有铀燃料、功率至少为 20 千瓦的核反应堆。

（作为参考，地球上一座典型核电站的功率大约是它的 5 万倍。

）SR-1 的“尾羽”实际上是大型散热翼片，通过向太空辐射热量来帮助核反应堆冷却。

与许多其他航天设备一样，这座核反应堆在获准搭乘火箭进入太空之前，也必须在地面接受一系列严格测试，以确保能够承受发射过程中的剧烈冲击。

米德尔伯勒表示：“安全度过发射阶段将是一项挑战。

整个过程中，设备会经历剧烈的震动、颠簸和摇晃。

”出于安全考虑，核反应堆将在发射约两天后、航天器已经远离地球时才启动。

铀本身并没有特别大的危险性，但核反应堆运行过程中产生的放射性废物就不能这样说了。

如果 SR-1 一切按计划进行，它将花费大约一年时间抵达火星。

这种新型太空推进技术真的能够在 2029 年抵达这颗红色星球吗？这是有可能的。

NASA 表示，负责建造 SR-1 核反应堆的爱达荷国家实验室（Idaho National Laboratory）目前进展顺利，仍有望实现 2028 年底的发射目标。

西纳科尔在接受《麻省理工科技评论》采访时表示：“主要部件的采购工作正在进行，动力与推进系统的集成工作也在稳步推进。

”如果“阿耳忒弥斯”计划也能如期实现其雄心勃勃的目标，SR-1 的前景还将更加光明。

按照计划，“阿耳忒弥斯”项目将在本十年结束前开始为月球南极基地奠定基础。

“这是一个非常激进的时间表。

”美国弗吉尼亚州航空航天公司 Analytical Mechanics Associates 的先进项目副总裁林赛·霍姆斯（Lindsey Holmes）表示。

她认为，NASA 如此积极地推进这一项目，部分原因可能是中国和俄罗斯在深空核技术领域同样有着雄心勃勃的计划。

中俄两国曾提出，计划在 2030 年代中期于月球表面部署一座核反应堆，为双方联合运营的月球基地提供能源。

无论 SR-1 最终能否在太空中取得成功，其研发工作都应该有助于 NASA 在月球上部署自己的核反应堆。

毕竟，由于月球表面与太空一样处于真空环境，这两个项目所涉及的技术大体相似。

如果核动力行星际航天器能够成功运行，那么月球上的核反应堆理论上也应该能够正常工作。