美蘇探索太空的瘋狂計劃:用原子彈推動飛船

美蘇探索太空的瘋狂計劃:用原子彈推動飛船

美國歷史故事

美蘇探索太空的瘋狂計劃:用原子彈推動飛船

據俄羅斯衛星網1月18日報道,按照俄聯邦太空計劃2016年至2025年的相應規劃,俄羅斯將於2025年之前完成核動力太空飛船的製造和飛行試驗準備。從上世紀50年代開始,美國和蘇聯/俄羅斯都曾在利用核動力探索太空領域方面付出艱辛努力,儘管再三遭受挫折,但「癡心不改」。

  「喪心病狂」的「獵戶座」計劃

人類利用核動力探索太空的夢想由來已久。美國曼哈頓計劃的主要領導者之一費米曾向核科學家建議說,除了研製原子彈,也不要忘了研究以核作為動力的可行性。當人類真正掌握了核能之後,「夢想成真」的興奮在上世紀50年代催生出一大批核動力「怪獸」,包括美國克萊斯勒TV-8核動力坦克、可在天空不間斷飛行的蘇聯圖-119和美國NB-36H核動力戰略轟炸機……但這其中最讓人膛目結舌的當屬美國的「獵戶座」核動力飛船計劃。

此時正值美蘇剛開始太空爭霸,但使用化學能的傳統火箭推力有限,無法滿足載人登月甚至登陸火星的需求。而同樣重量的核燃料釋放的能量是化學燃料的數百萬倍,在當時「一切向核看」的風氣下,使用核能作為太空飛船的推進動力應運而生。1958年,「獵戶座」核動力飛船計劃正式啟動,它竟然是採用原子彈爆炸的方式提供前進動力。按照設想,該飛船足有60層樓高,起飛重量高達1萬噸,攜帶有數百枚小當量原子彈。發射時,飛船向後方拋出一枚原子彈並引爆,利用爆炸的衝擊波推動飛船前進。每拋下一次原子彈,飛船就被推動一次,如同水母向後噴水前進一樣反覆加速。根據美國著名核科學家泰勒的推算,如果每顆原子彈的爆炸當量為2000噸TNT,只需要引爆50顆原子彈,飛船就可加速到每秒7萬米。正是依靠這種用傳統化學燃料火箭不可能達到的巨大推力,「獵戶座」核動力飛船隻要125天就能將航天員送到火星。

「獵戶座」核動力飛船如今聽起來有些「喪心病狂」,但在當時美蘇頻繁核試驗的背景下倒顯得並不過分。在美國防先進研究項目局的資助下,該項目用常規炸藥模擬核爆炸試驗,證明這種推動模式的確可行。從表面看,「獵戶座」核動力飛船不存在明顯的技術缺陷,針對起飛階段原子彈爆炸會造成核污染的問題,美國科學家還建議先用大型火箭把飛船推出大氣層,然後再盡情地拋出核彈。然而1963年美蘇《禁止在大氣層、外層空間和水下進行核試驗條約》的簽署給了核飛船項目致命一擊,再加上此時美國航天局力推阿波羅登月計劃,「獵戶座」最終無疾而終。

美蘇核火箭「生不逢時」

儘管過於異想天開的「獵戶座」核動力飛船胎死腹中,但核能的明顯優勢讓美蘇對它的熱情絲毫未減,並相繼推出對環境破壞小得多的核熱火箭。它的原理是在火箭上安裝一個小型反應堆,利用反應堆產生的熱能將推進劑加熱到很高的溫度,然後將高溫高壓的推進劑從噴管高速噴出,產生巨大的推動力。

從1959年到1972年,美國對核熱火箭投以極高的熱情,並在內華達州核試驗場進行了多達23次核火箭測試。阿波羅載人登月計劃成功後,美國更大膽選擇1963年開始研製的NERVA核熱火箭發動機作為「土星五號」巨型火箭的新一代主發動機,承擔起美國上世紀80年代登陸火星的夢想。

然而就在雄心勃勃的大功率核熱火箭發動機開始測試時,阿波羅登月計劃遭到尼克松政府大幅裁減,將更多的宇航員送上月球和載人火星計劃更是被無限期推遲。1972年,已無用武之地的NERVA項目黯然下馬。

相比美國,蘇聯在核火箭發動機領域走得更遠。早在1950年,蘇聯就開始研發核熱火箭推進技術。1965年,鑒於在載人登月領域已經落後,蘇聯轉而將注意力集中在登陸火星上,決定研製大推力核熱火箭發動機,並修建了完整的配套測試設施。美國取消載人登陸火星後,蘇聯評估認為,只需要15年時間,劃時代的核熱火箭發動機就將具有實用價值,因此仍咬牙堅持發展。從1970年到1988年,蘇聯共進行過30次核熱火箭發動機的模擬試驗,均取得成功,並研製了推力3.5噸的RD-0410和70噸的RD-0411兩種核發動機。然而蘇聯解體後的動盪讓這些成果失去意義。1994年俄羅斯徹底放棄核火箭發動機,據稱很大部分相關研究資料後來被美國獲得。

核動力衛星因事故被叫停

美蘇很早就利用核電源作為深空探測器和衛星的主能源。美國發射的「先驅者」10號探測器、「旅行者」1號探測器以及木星和土星探測器都使用核電源。蘇聯則在1967-1982年發射了多顆用核反應堆作為電源的偵察衛星。按設計,一旦衛星壽命到期,核反應堆艙段將與主體分離,由火箭推到更高軌道運行600年。

這段時間堪稱核動力衛星的黃金時期,然而接連的事故摧毀了人們的信心。1978年1月24日,蘇聯「宇宙954」號核動力衛星發生故障,核反應堆艙段未能升高而自然隕落,未燃盡的帶有放射性的衛星碎片散落在加拿大境內,對周邊10萬平方公里的地區造成輻射污染,蘇聯國際形象也因此大損。正當蘇聯與加拿大就賠償問題討價還價時,1983年1月「宇宙1402號」核動力衛星再次發生類似故障,幸運的是核反應堆艙段在南大西洋上空再入大氣層時完全燒燬。然而此事的惡劣影響讓蘇聯和美國都徹底放棄了核動力衛星。

美俄新航天計劃仍鍾情核動力

進入21世紀後,癡心不改的美國和俄羅斯再次提出用核能探測太空的計劃。2003年,美國航天局啟動「普羅米修斯」項目,研發核反應堆驅動的新型電離子推進器,為前往木星的探測器提供動力,僅2005年該計劃就獲得4.3億美元的資金。但此後美國航天局的研究計劃轉向重返月球,而前往月球並不需要核動力推進技術,該計劃也因此擱淺。

2009年10月28日,俄聯邦航天局局長佩爾米諾夫曾宣佈將在2018年研製核動力載人飛船,以縮短飛往火星的時間。如今新的時間表被推遲到2025年,但對於俄羅斯是否有足夠的研製經費,外界仍持懷疑態度。

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