當(dāng)?shù)貢r間4月12日,美國國防部下屬研發(fā)部門DARPA向通用原子公司、洛克希德 馬丁公司以及杰夫 貝索斯(Jeff Bezos)旗下藍(lán)色起源公司授予了核航天器合同,這三家公司要在2025年之前完成建造和演示核動力推進(jìn)系統(tǒng)。
DARPA發(fā)起“ 地月間敏捷火箭行動演示” 計劃(Demonstration Rocket for Agile Cislunar Operationsprogram,Draco),旨在使用核動力推進(jìn)系統(tǒng),為低地球軌道以外的航天器提供動力。
DARPA表示,該計劃的核心宗旨是讓太空船在順月空間(Cislunar Space)—地球與月球之間快速移動。
DARPA授予這3家公司的合同為該計劃的第一階段,為期18個月,分為兩個軌道:在軌道A中,通用原子負(fù)責(zé)設(shè)計核熱反應(yīng)堆和推進(jìn)子系統(tǒng),合同價值2200萬美元;而在軌道B中,洛克希德馬丁和藍(lán)色起源將開發(fā)各自的太空船,合同價值分別為290萬與250萬美元。
Draco計劃的核心是使用核熱推進(jìn)技術(shù)。核熱推進(jìn)(Nuclear Thermal Propulsion,NTP)是利用核反應(yīng)釋能直接加熱推進(jìn)劑,然后導(dǎo)入熱噴管轉(zhuǎn)換為噴射動能。核熱推進(jìn)具有高比沖、大推力和長壽命的特點。
目前的航天動力主要為化學(xué)燃料與電力兩大系統(tǒng),而采用核熱推進(jìn)技術(shù)的火箭,噴氣效率將會是是常規(guī)化學(xué)火箭的2倍。當(dāng)前,從地球飛到火星大約需要8個月,若采用核動力航天器,將只需100天。
DARPA表示,核動力系統(tǒng)同時具備化學(xué)推進(jìn)系統(tǒng)和電力推動系統(tǒng)的優(yōu)點,讓Draco有更高的靈活性。
洛克希德馬丁的項目經(jīng)理Bill Pratt表示,核熱推進(jìn)是革命性技術(shù),它能大幅改變太空船的運(yùn)行方式,提高其敏捷性,并在遠(yuǎn)比傳統(tǒng)動力系統(tǒng)更短的時間內(nèi),更高效地幫助太空船前往火星或其他地方。
在航天領(lǐng)域,能源處于核心地位,人類的航天能力直接取決于所能夠駕馭的能量強(qiáng)弱。作為目前航天動能的主要能源,化學(xué)能技術(shù)已經(jīng)趨于完美,但也接近理論極限,因此核能成為推助人類深入宇宙的又一能源發(fā)展方向。
早在20世紀(jì)40年代,美國空軍便開始了核推進(jìn)的概念驗證測試,但該項技術(shù)在隨后的彈道洲際導(dǎo)彈中被舍棄。
1955年,美國國家航空航天局(NASA)啟動ROVER(羅孚)項目,又稱“火箭飛行器用核引擎”項目(NERVA),NASA從當(dāng)初空軍放棄的階段繼續(xù)開始研究,意圖利用此項技術(shù)研制用于太空飛行的核熱火箭。
1955年至1960年,在ROVER計劃期間,美國建立了大型的核火箭實驗基地,進(jìn)行了23次核熱推進(jìn)反應(yīng)堆測試,并研制出核動力發(fā)動機(jī)。但后來美國國會的預(yù)算削減使得該項目陷入停滯。
半個世紀(jì)后,人們重燃對核能的興趣。NASA馬歇爾太空飛行中心(MSFC)于2013年啟動了一項為期3年的項目—核低溫推進(jìn)級。而后又于2017年與BWXT核能公司簽訂合作協(xié)議,重新開啟核熱火箭計劃。
NASA表示:“人們再次認(rèn)識到,核熱推進(jìn)是探索火星和其他目的地的可行而強(qiáng)大的選擇?!?/p>
由NASA贊助的美國國家科學(xué)院在2月份的一項研究中表示,核熱推進(jìn)和核電推進(jìn)方法可以減少遠(yuǎn)征前往火星的時間,但必須克服重大的技術(shù)障礙。
諸多單位也將目光投到核動力推進(jìn)系統(tǒng)開發(fā)上,普林斯頓大學(xué)電漿物理實驗室(PrincetonPlasmaPhysicsLaboratory,PPPL)正在進(jìn)行第二代普林斯頓磁場反轉(zhuǎn)位形實驗,以開發(fā)概念型的直接核融合驅(qū)動設(shè)備(DirectFusionDrive,DFD),從而為太空載體提供驅(qū)動。
理論上,該探測器可在短短2年內(nèi)就抵達(dá)目前被認(rèn)為除地球外最可能適合人類生存的地外天體木衛(wèi)六泰坦(Titan),傳統(tǒng)時間則需要7年之久。