DARPA和NASA计划在2026年前测试核动力火箭

LOCKHEED MARTIN

如果你想飞往火星，你必须仔细选择出发日期。理想的发射窗口每26个月才出现一次，而这些发射窗口很窄，因为行星需要对齐 —— 从字面上来看。

一枚快速火箭可以拓宽这些窗口，并为时间敏感的货物和乘客缩短旅行时间。问题是，今天的化学火箭的速度受到其所能携带的燃料和氧气的限制。

不过，你可以使用核能——不仅仅是一种放射性热源，这种热源可能为长期太空探测器的弱离子推进提供动力，而且是一个真正的裂变反应堆。这样的熔炉可以将20kelvin液体氢的涓涓细流膨胀成2700kelvin气体的龙卷风，使可控量的推进剂能够在火星中途提供强大的推力，然后逆转推力减速。

这正是NASA和DARPA想要建造的，首先是原型，然后是月球火箭，最后是行星际飞行器。7月26日，这些机构披露了该项目的细节（https://www.nasa.gov/press-release/nasa-darpa-experts-to-discuss-nuclear-rocket-program-developments/），该项目是与洛克希德·马丁公司和位于弗吉尼亚州林奇堡的反应堆公司BWX Technologies合作的。他们将该项目命名为DRACO，意为敏捷地月行动演示火箭（Demonstration Rocket for Agile Cislunar Operations）。

据悉，该项目计划从2026年底开始在太空测试原型。DARPA的DRACO项目经理Tabitha Dodson表示，之所以有可能加快速度，是因为原型“融入了过去深空任务中的许多传统硬件”。我们希望拥有一个高度可靠的太空平台，所有除去发动机的东西风险都很低。

新反应堆设计的第一阶段开发已经完成，费用不详。下两个阶段的预算总额为4.99亿美元。

如果原型成功，下一步将是建造月球火箭，其速度将使在月球上建造和供应基地变得更容易。但真正的回报将在接到前往火星的命令时到来。

与此同时，是否存在军事用途不得而知。DARPA资助的实验技术可能在未来某一天会很有用，但不一定要具体说明用途。也许核火箭可以将卫星从世界的一个地方发射到另一个地方。

核动力火箭的想法最初是在20世纪50年代作为Orion计划进行的，最终进行了地面发动机测试。这并不理想——某些问题最好在真空中，在零重力条件下进行检查。但是，无论如何，地面试验已经不在议程上了。根据今天的安全要求，研究人员必须捕获废气，清除任何放射性物质，并进行处理。因此，计划将原型放置在700公里高的轨道上，在300年左右的时间里，它不会从轨道上坠落回地球。

在发射过程中，火箭发动机将配备“毒线”（poison wire），这是吸收了中子的金属，其作用就像地球上核反应堆中的控制棒一样，控制棒完全插入反应中心时能够吸收大量中子，以阻止裂变链式反应的进行。

飞行测试将测量许多特性，特别是发动机的推力（以数千磅为单位）及其比冲。这只是发动机及其推进剂以1标准重力（9.8米/平方秒）的速度加速自身质量所需的时间。洛克希德·马丁公司制作的火箭动画可以在这里看到：https://vimeo.com/829198706。

洛克希德·马丁公司深空探测战略经理Lisa May上个月告诉国防部，在真空中运行的化学火箭有大约400秒的比冲，但核火箭的比冲“超过700秒，高达900秒，这就是NASA一直在谈论的将人类送上火星的问题”。

该原型还将测试液态氢（在本例中约为2000公斤）在轨道上的储存时间。希望它能持续几个月，这比迄今为止实现的时间长了两个数量级。如果能找到一种方法为轨道核发动机加油，使其能够使用多年，那就更好了。今天的上层火箭可能会持续12个小时，然后变成更多的太空垃圾。