裂变能源火箭发动机概念

在短短的几十年里，我们已经在探索到外太空深处，以期找到更多关于人类起源的线索，同时也找到困扰我们所有人的问题的答案：我们是独一无二的吗?

1、创新先进概念

在银河系层面上，我们才刚刚开始触及可能的表面，无论我们的太空探索技术达到了多少里程碑，未来还有更多的里程碑存在。

我们还没有在另一个星球世界建立一个真正的前哨基地，我们还远没有找到在浩瀚太空中保持宇航员完全安全的方法。

更重要的是，我们还没有发现一种能够在适当的时间范围内打开附近恒星系统推进的方式，这种推进方式不需要世代飞船。

关于以上的任何一个想法都非常丰富，但其中很少有机会成为现实。美国国家航空航天局(NASA)善于从众多的想法中选出最好的。

NASA通过一个名为“创新先进概念”(NIAC)的项目实现了这一目标，该项目今年确认了不少于14个与航天工业潜在相关的概念，并向他们授予了各种资助。

自今年1月拨款以来，已经完成了其中的13个项目，现在我们已经排在了最后。其中有一个最有趣的项目，叫做气凝胶核裂变碎片火箭发动机(气凝胶核FFRE)。

2、从核热推进到裂变碎片火箭发动机

目前正在研究的太空船动能推进方法之一是核热推进(NTP)。这种设计要求利用核反应(即裂变)产生的热量来产生推力，通过将工作流体(最常见的是液态氢)加热至高温、膨胀并通过喷嘴排出来实现。

NASA在过去60年里一直在研究这种方式。之所以这样做，是因为NTP的效果显示，至少可以将化学火箭效率提高一倍，为载人火星任务，甚至更远的任务打开大门。

2021年2月，宇航局发出了一份NTP设计提案请求，并概述了该火箭所需的一些主要特性，一个关键因素是该概念工作要求的高温。

更准确地说，NASA需要这样的火箭及其部件能够承受4,600℉(2,538℃)以上的温度。这并不是不可能实现的，但在发动机效率方面，该温度会带来各种各样的限制。

目前正在研究的典型NTP具有900至7,000秒的比脉冲(特定数量的燃料产生的推力)，这里的比冲明显高于标准化学火箭的450秒。

在今年的NIAC项目中，有人提出了一种能够达到4,000秒比冲的核热推进系统。

我们早在一月份就讨论过这个想法，以今天的标准来看，它的动能推进看起来很强大，但与气凝胶核心FFRE所承诺的相比，微不足道。

3、未来先进推动

该设计理念属于Positron Dynamics公司的一位研究员，该公司将自己描述为火箭的制造者，其速度比我们现在拥有的任何东西都快1,000倍。

今天，我们将重点放在瑞安·威德(Ryan Weed)想象的FFRE上，他也是公司的CEO。他的FFRE承诺，至少在纸面上，一个比其他类似想法小得多的部件会产生超过10万秒的特定比冲。

这种FFRE将使用低密度气凝胶与磁场相结合，而不是使用工作流体来产生推力。

来自反应堆的燃料颗粒将通过一个未完全解释的过程嵌入到这种材料中，并通过磁场保持在所需的轨道上。

然后，粒子将被释放出来，用作推进的火箭排气，同时也用作航天器的电力。

在获得NIAC拨款后，威德表示，他将尝试设计一个“小型原型低密度核反应堆堆芯”。

此外，还将对一个特定的系外行星观测任务进行一项独特的研究，这项任务需要一个望远镜航天器在短短15年内覆盖100光年。

与所有其他NIAC概念一样，这一概念也处于早期阶段，不知道它是否会成为现实。

然而，在一个人的一生中能够跨越宇宙中的巨大距离，前景是诱人的，如果我们要成为银河文明，我们一定要努力实现这一目标。

(本文编译《Fission Fragment Rocket Engine Concept Puts Planets 100 Light Years Away Within Reach》)