在短短的幾十年里，我們已經(jīng)在探索到外太空深處，以期找到更多關(guān)于人類起源的線索，同時(shí)也找到困擾我們所有人的問(wèn)題的答案：我們是獨(dú)一無(wú)二的嗎?

1、創(chuàng)新先進(jìn)概念

在銀河系層面上，我們才剛剛開(kāi)始觸及可能的表面，無(wú)論我們的太空探索技術(shù)達(dá)到了多少里程碑，未來(lái)還有更多的里程碑存在。

我們還沒(méi)有在另一個(gè)星球世界建立一個(gè)真正的前哨基地，我們還遠(yuǎn)沒(méi)有找到在浩瀚太空中保持宇航員完全安全的方法。

更重要的是，我們還沒(méi)有發(fā)現(xiàn)一種能夠在適當(dāng)?shù)臅r(shí)間范圍內(nèi)打開(kāi)附近恒星系統(tǒng)推進(jìn)的方式，這種推進(jìn)方式不需要世代飛船。

關(guān)于以上的任何一個(gè)想法都非常豐富，但其中很少有機(jī)會(huì)成為現(xiàn)實(shí)。美國(guó)國(guó)家航空航天局(NASA)善于從眾多的想法中選出最好的。

NASA通過(guò)一個(gè)名為“創(chuàng)新先進(jìn)概念”(NIAC)的項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)了這一目標(biāo)，該項(xiàng)目今年確認(rèn)了不少于14個(gè)與航天工業(yè)潛在相關(guān)的概念，并向他們授予了各種資助。

自今年1月?lián)芸钜詠?lái)，已經(jīng)完成了其中的13個(gè)項(xiàng)目，現(xiàn)在我們已經(jīng)排在了最后。其中有一個(gè)最有趣的項(xiàng)目，叫做氣凝膠核裂變碎片火箭發(fā)動(dòng)機(jī)(氣凝膠核FFRE)。

2、從核熱推進(jìn)到裂變碎片火箭發(fā)動(dòng)機(jī)

目前正在研究的太空船動(dòng)能推進(jìn)方法之一是核熱推進(jìn)(NTP)。這種設(shè)計(jì)要求利用核反應(yīng)(即裂變)產(chǎn)生的熱量來(lái)產(chǎn)生推力，通過(guò)將工作流體(最常見(jiàn)的是液態(tài)氫)加熱至高溫、膨脹并通過(guò)噴嘴排出來(lái)實(shí)現(xiàn)。

NASA在過(guò)去60年里一直在研究這種方式。之所以這樣做，是因?yàn)镹TP的效果顯示，至少可以將化學(xué)火箭效率提高一倍，為載人火星任務(wù)，甚至更遠(yuǎn)的任務(wù)打開(kāi)大門(mén)。

2021年2月，宇航局發(fā)出了一份NTP設(shè)計(jì)提案請(qǐng)求，并概述了該火箭所需的一些主要特性，一個(gè)關(guān)鍵因素是該概念工作要求的高溫。

更準(zhǔn)確地說(shuō)，NASA需要這樣的火箭及其部件能夠承受4,600℉(2,538℃)以上的溫度。這并不是不可能實(shí)現(xiàn)的，但在發(fā)動(dòng)機(jī)效率方面，該溫度會(huì)帶來(lái)各種各樣的限制。

目前正在研究的典型NTP具有900至7,000秒的比脈沖(特定數(shù)量的燃料產(chǎn)生的推力)，這里的比沖明顯高于標(biāo)準(zhǔn)化學(xué)火箭的450秒。

在今年的NIAC項(xiàng)目中，有人提出了一種能夠達(dá)到4,000秒比沖的核熱推進(jìn)系統(tǒng)。

我們?cè)缭谝辉路菥陀懻撨^(guò)這個(gè)想法，以今天的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)看，它的動(dòng)能推進(jìn)看起來(lái)很強(qiáng)大，但與氣凝膠核心FFRE所承諾的相比，微不足道。

3、未來(lái)先進(jìn)推動(dòng)

該設(shè)計(jì)理念屬于Positron Dynamics公司的一位研究員，該公司將自己描述為火箭的制造者，其速度比我們現(xiàn)在擁有的任何東西都快1,000倍。

今天，我們將重點(diǎn)放在瑞安·威德(Ryan Weed)想象的FFRE上，他也是公司的CEO。他的FFRE承諾，至少在紙面上，一個(gè)比其他類似想法小得多的部件會(huì)產(chǎn)生超過(guò)10萬(wàn)秒的特定比沖。

這種FFRE將使用低密度氣凝膠與磁場(chǎng)相結(jié)合，而不是使用工作流體來(lái)產(chǎn)生推力。

來(lái)自反應(yīng)堆的燃料顆粒將通過(guò)一個(gè)未完全解釋的過(guò)程嵌入到這種材料中，并通過(guò)磁場(chǎng)保持在所需的軌道上。

然后，粒子將被釋放出來(lái)，用作推進(jìn)的火箭排氣，同時(shí)也用作航天器的電力。

在獲得NIAC撥款后，威德表示，他將嘗試設(shè)計(jì)一個(gè)“小型原型低密度核反應(yīng)堆堆芯”。

此外，還將對(duì)一個(gè)特定的系外行星觀測(cè)任務(wù)進(jìn)行一項(xiàng)獨(dú)特的研究，這項(xiàng)任務(wù)需要一個(gè)望遠(yuǎn)鏡航天器在短短15年內(nèi)覆蓋100光年。

與所有其他NIAC概念一樣，這一概念也處于早期階段，不知道它是否會(huì)成為現(xiàn)實(shí)。

然而，在一個(gè)人的一生中能夠跨越宇宙中的巨大距離，前景是誘人的，如果我們要成為銀河文明，我們一定要努力實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。

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