核動力火箭

2017/8/24 9:39:53

繼1961年世界上第一個宇航員蘇聯(lián)的加加林飛上太空之后，美國的航天事業(yè)奮起直追，至2003年已有6批12人登上了月球。人們登上火星的日子已指日可待。
把衛(wèi)星、宇宙飛船和空間探測器等宇航器件送入太空，均需要運載工具。運載工具可以是火箭，也可以是航天飛機(jī)。至今，世界上先后研制生產(chǎn)了20多個系列，一百多種型號的運載火箭。但是，能把載人飛船送入太空的運載火箭還不多。我國是世界上除了美國和俄羅斯之外，第三個擁有載人飛船運載火箭的國家。
火箭是由極高速度從噴氣管排出氣體而產(chǎn)生強(qiáng)大反作用力作推力的一種飛行器�；鸺�按能源來分，可分為：化學(xué)火箭、電火箭、太陽能火箭、核火箭、光子火箭等。運載火箭是將人造衛(wèi)星、宇宙飛船和空間探測器等航天器送入飛行軌道的大型多級火箭。進(jìn)入太空，首先需要擺脫地球引力的束縛，達(dá)到第一宇宙速度（7.9千米/秒），才能克服地球引力而環(huán)繞地球飛行，不落回地面。達(dá)到第二宇宙速度（11.2千米/秒），才可以脫離地球飛向太陽系的其他行星。達(dá)到第三宇宙速度（16.7千米/秒）后，以現(xiàn)代航天器來飛行，要2~3萬年才能離開太陽系。
 
中國承載“神舟”五號載人宇宙飛船的火箭升空
 中國是火箭的發(fā)源地，中國在宋朝的作戰(zhàn)中就使用了火箭。1970年4月24日中國第一顆人造地球衛(wèi)星“東方紅1號”發(fā)射成功，中國成為繼蘇、美、法、日之后第五個用自制運載火箭成功發(fā)射衛(wèi)星的國家，同時也是美、蘇之后第三個掌握衛(wèi)星返回技術(shù)的國家。2003年10月15日，中國宇航員楊利偉乘“神舟”五號飛船上天，航天飛行21小時。中國已成為世界上第三航天大國。中國正準(zhǔn)備著登月工程和建立空間站。在不久的將來，五星紅旗將飄揚在離我們38萬千米遠(yuǎn)的月球上。

中國第一位宇航員楊利偉
1．核熱火箭
核熱火箭是利用核燃料（鈾-235或钚-239）裂變時產(chǎn)生的巨大熱能，把推進(jìn)劑（如氫、氦或氮）加熱到極高溫度（4000℃以上），以極高速度從火箭尾部噴出，推動火箭高速飛行。它的工作原理與化學(xué)火箭發(fā)動機(jī)類似，只是加熱的能源不同。核熱火箭發(fā)動機(jī)的比沖高，壽命長，但技術(shù)復(fù)雜。
美國在1995年開始執(zhí)行第一個核熱火箭研究計劃，產(chǎn)生高溫等離子休（溫度達(dá)70萬度），從噴氣口噴出，驅(qū)動火箭前進(jìn)。
國外核推進(jìn)技術(shù)研究指出，采用核熱火箭可大大縮短到達(dá)月球的時間，即使到達(dá)土星也只要花7年時間。
2．核電火箭
核電火箭是把核裂變或聚變能轉(zhuǎn)換為電能，提供給火箭，使推進(jìn)劑（如汞或氙）電離，加速成為等離子態(tài)推進(jìn)劑，以高速排出，產(chǎn)生極大的推力。
3．光子火箭
人類幻想作星際考察和旅行，要實現(xiàn)星際航行關(guān)鍵在于運載工具的速度。要求以光速或接近光速的速度飛行，這無疑需要驚人的能量。以化學(xué)能作為動力，最高速度只有4000米/秒，這樣的速度作星際旅行，則好像騎著毛驢車周游世界，在宇航員有限的生命期內(nèi)是絕對不可能到達(dá)目的地的。光子火箭可達(dá)到300 000 000米/秒的光速。
光子火箭就是利用正物質(zhì)和反物質(zhì)湮沒產(chǎn)生光子。設(shè)想的光子火箭，最前面是宇航員座艙。中間是正粒子和反粒子貯存庫。后面是巨大的凹面鏡，當(dāng)正粒子和反粒子被引到凹面鏡的焦點處湮沒，產(chǎn)生光子，釋放出巨大能量，光子通過凹面鏡反射出去，推動火箭前進(jìn)。這種光子火箭自身重量不大，但推力十分巨大。
2000年，美國科學(xué)家斯蒂夫·哈威設(shè)想了一個反物質(zhì)發(fā)動機(jī)，用這種反物質(zhì)發(fā)動機(jī)，從地球飛往火星只需6個星期。