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核動力火箭

發布時間: 2021-07-04 09:50:54

『壹』 人類為啥需要核動力火箭核動力火箭的優勢是什麼

從世界上第一個支火箭發射至今,我們會發現其實現代火箭的速度並沒有比多年前進步多少。但是在浩瀚遙遠的太空里,更快的火箭能夠幫助我們更快地到達目的地,甚至能載人到更遙遠的星際去旅遊,當然這是後話了。然而,隨著載人登火星計劃不斷提上日程,科學家也不斷在思考,究竟要如何來提高火箭的速度。事實上,有一個答案,但是似乎令人有一點恐懼,那就是核火箭。我們先來看一個帶核反應堆衛星的故事和一個核動力電池的故事。



既然核動力系統看起來這么吸引人,為什麼仍然沒有實現呢?

尚未實現的原因

主要有兩點,第一是受到法律法規的影響,核能火箭升空的審批異常的復雜;第二點是研究經費不足,因為更多的研究經費仍用在傳統燃料的研究之上。

而且核能伴隨的安全問題是非常值得警惕的。

小結:

將反應堆帶上太空曾被證明過是一件後果非常嚴重的事情,但是人類為了追求更快更強,在確保飛行員的健康安全和更快的研究成果的情況下,還是很有可能會堅持去研究核動力的火箭。雖然核動力火箭的優越性非常的凸顯,但是它也存在一些重大的安全隱患問題。你覺得現在研究核能火箭還為時尚早嗎?你支持這種研究嗎?

『貳』 為什麼沒有核動力火箭

核動力火箭,
第一大攔路虎是散熱,在真空中只能採用輻射散熱,效率低下而且需要巨大的體積和重量,而散熱能力不足又嚴重的限制了核反應堆的總功率。目前的技術條件下,10Mw以上的核反應堆搬上太空就需要挑戰熱力學極限了。
第二大問題是功率密度不足。舉個栗子說,現在大推力火箭發動機上的渦輪泵(還不是發動機本身)的功率就足夠推動一艘航空母艦,而能夠推動一艘航空母艦的核反應堆有多大?實際上目前技術條件下,核反應堆的功率密度是遠遠小於火箭發動機的。或者說要產生同樣的推力,核火箭會比化學能火箭重幾百到幾千倍。也正因為如此,核火箭的推力是不足以克服地球重力的,因此在地球上是飛不起來的。只能用於在失重的地球軌道上通過慢慢加速積累速度。
第三大問題是比沖不高,一般核熱發動機的比沖大概只有800s,而煤氧發動機真空比沖可以達到360s,氫氧發動機可以達到460s。如果如果採用高比沖的電離子發動機,則最高可以達到4000s以上,但是電離子發動機本身的功率密度還遠低於核反應堆。相比之下,吸氣式發動機(如爆震發動機)的比沖可以達到1500s~4500s,作為起飛級遠比核發動機有優勢。
第四大問題是環保。現在以中國和美國的發射頻率平均一年失敗一次屬於正常水平,但如果每年從天上掉下來一個核反應堆~~~

在可預見的將來,合理的空天運輸體系其實是這樣的:
首先用電磁彈射器,將空天飛機彈射到2倍音速左右,這樣就能讓它直接啟動沖壓發動機而不需要用渦噴或渦扇發動機起飛。
第二步使用液氫燃料的沖壓發動機一直工作到20倍音速左右,並達到大氣層頂部。
第三步,高超音速的空天飛機拉起躍升,進入彈道飛行。在彈道飛行的過程中用一個小推力的火箭發動機逐步加速,直到環繞速度並入軌。如果技術成熟,這一階段可以使用核熱發動機。
這時飛行的第一個主要階段已經完成。下一個階段因為已經處於失重狀態,所以一般衛星可以使用太陽能動力和大比沖小推力的電離子發動機用於轉移軌道。
但是對宇宙飛船來說,地球附近存在兩個輻射帶,如果宇宙飛船長時間滯留在這里,宇航員會死得很快的,所以應該使用推力相對較大的核熱發動機快速進入高地球軌道,之後才能使用高比沖的電離子發動機飛往火星。

關於核聚變。目前核聚變還在實驗室階段,至少超托卡馬克這個路線已經確定能夠走通,但是到2030年地面上能夠達到實用就不錯了,太空是不敢想的。而且核聚變同樣要面對散熱這個大問題。核火箭在可預見的未來是不會出現大功率大推力的。

『叄』 美國能造出核動力航母為什麼造不了核動力火箭

那個最佳答案是錯的,不是不想,也不是沒必要。遠在50年代,美蘇就已經開始有計劃,想研發核動力火箭,但由於研發難度實在太大了,實在太燒錢,而且容易造成核爆炸和核泄漏的隱患,危險性極大,都不得不暫停了。核動力火箭有無可比擬的強大續航力,想要實現星際移民,核動力火箭只是基本款而已,想要移民外星,就必須先突破核動力火箭技術。世界上的科技先進國家,無不在努力研究核動力火箭,但都只是暫時還停留在理論階段,還沒有可行的樣機而已。據說美國宇航局目前正在發展新一代的推進系統,顯然傳統的化學能火箭無法滿足深空飛行的需要,這項新的推進系統可能會在2030年中期投入使用,執行前往火星的載人計劃,首席為華盛頓大學的研究人員約翰·斯勞,這新的推進系統很可能就核動力火箭發動機。據說俄羅斯也宣布了一項計劃,計劃建造一艘核動力宇宙飛船,未來可將宇航員送上火星,並執行星際任務,不知道什麼時候能完成。

『肆』 在未來,核動力火箭能在六周內飛到火星嗎

著名科幻小說《三體》里提到過一種“無工質核聚變飛船”,這種宇宙飛船的能量源自原子核聚變反應,前進的動力來自噴射帶電粒子產生的反作用力。這種想法非常超前,以人類目前的技術,是根本搞不出什麼“無工質推進系統”的。不過,確實有很多國家都對“核動力飛船”垂涎三尺。

『伍』 核動力火箭是什麼它將如何幫助人類登陸火星

很難讓人類成為火星。事實上,這太瘋狂了。

在50年前的阿波羅計劃中,人類使用化學螺旋槳到達了月球,即火箭發動機在室內燃燒燃燒液體氧氣和氫氣。這具有其優勢,例如使美國國家航空航天局開始和停止發動機,該技術是太空旅行中最成熟的技術。從那時起,已經設計了一些新的空間推廣技術。但對於人類而言,沒有比化學促進更多或更多。

與化學推進相比,核促銷所需的燃料較少,通常小於500公噸。這將有助於火星飛行任務,其中包括幾個優先考慮在紅色地球上的貨物准備。核促銷燃料消耗也與地球和火星提供的排放機會更加一致。在每26個月發生的一些交叉路口中,用化學推進劑完成火星飛行使命所需的推進劑非常高,因此這是不可行的。

『陸』 核動力火箭的動力類型

常見的核裂變技術發動機包括核脈沖火箭、核電火箭、核熱火箭以及核沖壓火箭等,以核熱火箭為例,其反應堆結構比陸基核電站的規模要小很多,鈾-235的純度要求更高,達到90%以上,在高比沖要求下,發動機核心溫度將達到3000K左右,需要耐高溫性能極佳的材料。核動力技術用於太空環境時,也會面臨核輻射的危險,如果克服這些困難,那麼在核聚變發動機無法實現的前提下,核裂變發動機技術也能為太陽系內的探索服務,甚至可進行無人飛船恆星際之旅,可帶來強大續航力,這是傳統化學能發動機所不能比擬的。

『柒』 為什麼沒有國家敢造核動力火箭

為什麼沒有國家敢造核動力火箭?

如果把最近俄羅斯人製作的核動力巡航導彈算上,那其實美國人和俄羅斯人都有過造核動力火箭的歷史。不過這個有點勉強,因為一般意義上的火箭工作時是不需要從外界獲得空氣的。如果按照嚴格定義的話,火箭自身攜帶全部推進劑,不依賴外界物質產生推力。這一點來說火箭是不可能採用核動力的。

另外一個不採用和動力的原因是因為這東西污染確實太大。因為空氣或者其他介質直接被反應中的核裂變材料加熱。雖然可以通過加一些屏蔽層,然後通過好的散熱片來隔絕核原料和介質直接接觸。不過以目前人類的科技,不用個幾米厚的材料根本無法隔絕污染。用幾米厚的隔絕材料也飛不起來了,加熱介質也肯定做不到。所以核動力的飛行器簡直就是一個飛行的切爾諾貝利。如果用這個東西做火箭或者導彈。打出去落在別人頭頂上那肯定是殺父之仇,如果運氣不好落在自己腦袋上。誰也不想沒事干自家出一次超級恐怖的核事故吧。

『捌』 核動力火箭在太空中是怎麼運轉的

一個產生動力的裝置,單位體積或單位重量能夠發出的功率,分別稱為體積功率密度和重量功率密度。核反應堆雖然功率強勁,但功率密度確實比較低 為了在火箭上應用核動力,新的推進原理必須首先開發出來,而且不能藉助於螺旋槳這樣依靠外部物質,如空氣或水的反作用裝置。一種核動力火箭的設計圖是這樣的:首先利用反應堆加熱水,讓它變成蒸汽,然後高速蒸汽噴射出來,推動火箭。

物質由於處在高放射性環境中,受到輻射,使原子核發生變化而產生的放射性以核裂變型反應堆為基礎的原子能火箭構想已基本成熟,主要存在的問題是缺乏投資和實質性的需求、能達到的最高速度仍然有限以及環境污染等。如果受控核聚變技術能夠實現,並且可以小型化,那麼也可以用核聚變反應堆當作火箭動力,採用的工作原理則基本與上述方式相同。由於核聚變產生的能量遠遠大於核裂變,相同重量的核聚變燃料能夠運行更長時間,並把火箭加速到每秒100千米以上。目前,用激光束照射核燃料,使之在燃燒室內發生核聚變反應的實驗已接近成功。這種激光核聚變反應堆不需要大尺寸的約束腔容納反應物,也不需要外加強磁場,小型化的前景比較好。因此,或許我們可以期待採用這種原理的聚變核火箭出現。此外,採用磁約束達到高溫的「托卡馬克」裝置最近也取得了較大進展,雖然這一裝置較龐大,而且需要超導磁體來產生強磁場,但如果是用於幾千噸級或更加龐大的星際飛船,也是可以考慮的,它的好處是易於長時間高負荷連續工作,因為在激光核聚變堆中,燃料小球燒完後必須停止工作才能重新裝填。