核能火箭發(fā)動機
http://m.dcyhziu.cn 2007/6/29 源自:中華職工學(xué)習(xí)網(wǎng) 【字體：
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核能火箭發(fā)動機用核燃料作能源，用氫作工質(zhì)，由核反應(yīng)或放射性衰變釋放熱能加熱工質(zhì)，經(jīng)噴管膨脹加速后高速排出，產(chǎn)生推力。核能發(fā)動機還在研究中。
核能火箭發(fā)動機是以核裂變或核聚變產(chǎn)生的能量轉(zhuǎn)化為推進動力的裝置。相形之下，傳統(tǒng)的火箭發(fā)動機從本質(zhì)上講都屬于化學(xué)推進發(fā)動機。由于核反應(yīng)中單位質(zhì)量物質(zhì)產(chǎn)生的能量理論上是化學(xué)反應(yīng)能量的108倍左右，這就意味著核能火箭比化學(xué)火箭產(chǎn)生的推力大得多，飛行速度也快得多。
由于核能確實是一種高效的能源，所以發(fā)達國家對核動力航天發(fā)動機的研究也由來已久，經(jīng)歷過幾番起落，最近的一項計劃則是由于冷戰(zhàn)的結(jié)束而宣告流產(chǎn)。
不過這類研究并沒有銷聲匿跡，《新科學(xué)家》雜志不久前披露，美國科學(xué)家波韋爾和梅斯等人非常看好這項研究在遠距離太空探索中的潛力，并為此在1997年創(chuàng)辦了一家小公司�，F(xiàn)在他們正著手制造一種可靠、輕便的核能引擎，這種新型的發(fā)動機被稱做“微型反應(yīng)堆引擎”(簡稱MITEE)。一旦研制工作徹底完成，MITEE便可以讓飛行器飛得更快、更遠，完成以前化學(xué)燃料火箭所不能完成的多項任務(wù)。以木星探索為例，由于需要借助行星引力場來加速，老式的“伽利略”號需用6年的時間來完成飛行，可如果用MITEE來做推進器的話，則僅需2年便可以直接飛往木星。若是飛往冥王星，傳統(tǒng)的探測器要花費10年時間，而新型探測器僅需5年即可。不過梅斯認(rèn)為，MITEE最具革新的方面是它能讓飛行器往返于地球和外太空之間(這在當(dāng)前的技術(shù)條件下是無法實現(xiàn)的，還沒有一種飛行器能夠攜帶足夠的燃料完成這樣的任務(wù))，比如，探測器降落到冥王星、木星衛(wèi)星等星球的表面后，可使用當(dāng)?shù)乇鶎又械臍錇樽约貉a充動力原料，然后再飛回地球。
中國科學(xué)院院士朱森元認(rèn)為，核能航天發(fā)動機的確是一種高效發(fā)動機，不過，人類使用它則需要有恰當(dāng)?shù)姆绞健Ｒ话阏f來，在從地面起飛到外太空的過程中，用化學(xué)燃料發(fā)動機產(chǎn)生的推力可以比自身重量高出(即推力重量比)50—90倍，有的甚至高達100倍，而核能發(fā)動機的推力重量比很小，難以做成火箭助推器。所以如果首先利用化學(xué)發(fā)動機把核發(fā)動機送入太空軌道，再利用核能發(fā)動機為航天器提供動力，這倒是實現(xiàn)星際航行的好方法。
與朱院士的想法不謀而合，前面提到的波韋爾等人正在研制一種載有MITEE的核動力小型木星探測器，探測器長1.9米，翼展1.7米，整個結(jié)構(gòu)重約220公斤。探索木星時，由一艘母船將其運到木星，在一定的軌道上脫離母船進入木星大氣層，在木星的大氣層中，當(dāng)探測器的速度足夠大時便啟動引擎，此時MITEE便可以就地取材，利用木星大氣給自己提供動力。
另外，由于核動力引擎畢竟是一種反應(yīng)堆，所以一旦發(fā)射過程中出現(xiàn)故障或失敗，對地球上的生物就會產(chǎn)生放射性危害。因此科學(xué)家建議，火箭發(fā)射開始階段使用傳統(tǒng)的化學(xué)燃料，當(dāng)?shù)竭_大氣層一定高度時，再啟動核動力發(fā)動機，這樣便可以大大減少其對地球生命可能造成的傷害。
核能火箭發(fā)動機是以核裂變或核聚變產(chǎn)生的能量轉(zhuǎn)化為推進動力的裝置。相形之下，傳統(tǒng)的火箭發(fā)動機從本質(zhì)上講都屬于化學(xué)推進發(fā)動機。由于核反應(yīng)中單位質(zhì)量物質(zhì)產(chǎn)生的能量理論上是化學(xué)反應(yīng)能量的108倍左右，這就意味著核能火箭比化學(xué)火箭產(chǎn)生的推力大得多，飛行速度也快得多。
由于核能確實是一種高效的能源，所以發(fā)達國家對核動力航天發(fā)動機的研究也由來已久，經(jīng)歷過幾番起落，最近的一項計劃則是由于冷戰(zhàn)的結(jié)束而宣告流產(chǎn)。
不過這類研究并沒有銷聲匿跡，《新科學(xué)家》雜志不久前披露，美國科學(xué)家波韋爾和梅斯等人非常看好這項研究在遠距離太空探索中的潛力，并為此在1997年創(chuàng)辦了一家小公司�，F(xiàn)在他們正著手制造一種可靠、輕便的核能引擎，這種新型的發(fā)動機被稱做“微型反應(yīng)堆引擎”(簡稱MITEE)。一旦研制工作徹底完成，MITEE便可以讓飛行器飛得更快、更遠，完成以前化學(xué)燃料火箭所不能完成的多項任務(wù)。以木星探索為例，由于需要借助行星引力場來加速，老式的“伽利略”號需用6年的時間來完成飛行，可如果用MITEE來做推進器的話，則僅需2年便可以直接飛往木星。若是飛往冥王星，傳統(tǒng)的探測器要花費10年時間，而新型探測器僅需5年即可。不過梅斯認(rèn)為，MITEE最具革新的方面是它能讓飛行器往返于地球和外太空之間(這在當(dāng)前的技術(shù)條件下是無法實現(xiàn)的，還沒有一種飛行器能夠攜帶足夠的燃料完成這樣的任務(wù))，比如，探測器降落到冥王星、木星衛(wèi)星等星球的表面后，可使用當(dāng)?shù)乇鶎又械臍錇樽约貉a充動力原料，然后再飛回地球。
中國科學(xué)院院士朱森元認(rèn)為，核能航天發(fā)動機的確是一種高效發(fā)動機，不過，人類使用它則需要有恰當(dāng)?shù)姆绞健Ｒ话阏f來，在從地面起飛到外太空的過程中，用化學(xué)燃料發(fā)動機產(chǎn)生的推力可以比自身重量高出(即推力重量比)50—90倍，有的甚至高達100倍，而核能發(fā)動機的推力重量比很小，難以做成火箭助推器。所以如果首先利用化學(xué)發(fā)動機把核發(fā)動機送入太空軌道，再利用核能發(fā)動機為航天器提供動力，這倒是實現(xiàn)星際航行的好方法。
與朱院士的想法不謀而合，前面提到的波韋爾等人正在研制一種載有MITEE的核動力小型木星探測器，探測器長1.9米，翼展1.7米，整個結(jié)構(gòu)重約220公斤。探索木星時，由一艘母船將其運到木星，在一定的軌道上脫離母船進入木星大氣層，在木星的大氣層中，當(dāng)探測器的速度足夠大時便啟動引擎，此時MITEE便可以就地取材，利用木星大氣給自己提供動力。
另外，由于核動力引擎畢竟是一種反應(yīng)堆，所以一旦發(fā)射過程中出現(xiàn)故障或失敗，對地球上的生物就會產(chǎn)生放射性危害。因此科學(xué)家建議，火箭發(fā)射開始階段使用傳統(tǒng)的化學(xué)燃料，當(dāng)?shù)竭_大氣層一定高度時，再啟動核動力發(fā)動機，這樣便可以大大減少其對地球生命可能造成的傷害。
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