美国太空总署（NASA）近期获得政府资金重启核能火箭技术的研发

美国众议院拨款委员会（House Appropriations Committee）于5月22日批准了一项商业、司法和科学（CJS）拨款法案，为NASA提供223亿美元资金，其中1.25亿美元将用于其空间技术项目中核热动力推进（nuclear thermal propulsion）技术的研发。该拨款小组委员会高级成员、众议员Robert Aderholt表示：「这一法案中对核热推进的投资至关重要，因为NASA正在规划2024年的飞行任务。」据悉，NASA近日宣布了名为「阿提米丝」（Artemis）的登月计划，将于2024年再次把人类送上月球。

目前我们对太空的探索还依赖于传统化学火箭，火箭的工作原理是通过点燃某种易燃化学物质，将废气从喷嘴中排出。假设我们用化学火箭去火星，我们将从火箭发射进入地球轨道，在适当的时候加速进入椭圆形的轨道。沿着新轨道飞行六到八个月之后抵达火星，如今用最少的推进剂和最大有效载荷在太空中旅行的方式，在整个旅程中，宇航员将消耗食物，水，空气，并长期暴露在宇宙辐射讲。但它浪费很多时间为代价的。

核热火箭的工作原理在概念上也很简单。玻璃球大小的铀燃料球通过裂变过程释放，巨大的热量，这会将工作流体。通常是液态氢加热到大约2500摄氏度，然后高速从火箭尾部排出，推进效率会是目前最好的化学火箭发动机的两倍。目前传统化学火箭到火星需要6到8个月，一枚核热火箭可以将段时间缩短一半，甚至可以把火星之旅的时间缩短到100天以内。意味着消耗的资源更少，辐射负荷也更低，还有很大的好处，发射时间将不再局限于霍曼转移窗口。现在去火星，如果你错过了发射窗口，你必须在等26个月，核热火箭可以几乎随时进行火星任务。

1961年，美国宇航局和原子能委员会开始共同研究核热推进概念。美国宇航局成立了太空和推进办公室，负责管理开始研发火箭用何发动机计划，NERVA计划，希望能在二十世纪八十年代借由核热火箭的帮助，使人类能登陆火星。当然，并没有发生，但他们确实进行了一些成功的核热推进实验，并证明它确实有效。他们在内华达沙漠试验了许多型号的和火箭引擎，第一台NERVA NRX，引擎运行了近120分钟。第二台引擎NERVA XE总运行时间为115分钟。最后他们测试了Phoebus-2A在750秒的燃烧时间中，最大输出功率为4000兆瓦。尽管从未组装成可以飞行的火箭，但工程师们对试验数据还是很满意，认为火箭能够满足火星飞行的需要。由于其他原因该项目于1973年关闭，

早在20世纪60年代，他们唯一能使用的燃料来源是高浓缩铀。现在工程师们认为他们可以使用低浓缩铀更安全，并允许更多的火箭设施进行，测试捕获处理排气中的放射性粒子也会更容易，同时也会降低使用该技术的总体成本。核热推进的成熟也将促进裂变应用的发展，方便在任何外星地点探索，建立基于裂变的电力系统，充足的电力供应可用于现场资源利用,生命支持,通信和其他应用。

我们也在研究可持续的核聚变技术。目前，由欧盟，印度，日本，中国，俄罗斯，韩国和美国共同出资和研发的国际热核聚变实验反应堆正在建造。预计该设施将于2021年完成建设阶段，并将于同年开始启动反应堆。2025年开始等离子体实验，2035年开始进行全氘-氚聚变实验。我们有望在未来20年内实现具有可持续的核聚变的。在那之后，你可以想象聚变反应堆变的小型化，以至于他们可以像核热火箭中的裂变反应堆一样发挥作用。甚至也许我们不需要等几十年。

普林斯顿等离子体物理实验室的一个研究小组，正在研究一种叫做直接聚变驱动（DFD）的概念，他们认为一概念可以更快的实现火箭引擎的聚变应用。它基于塞缪尔.科恩在2002年发明的普林斯顿场反转结构聚变反应堆，DFD系统将氦-3（He-3）和氘（D）的热等离子体混合物装在磁性容器中，这些等离子体被限制在线性螺线管线圈内的环状磁场中，并通过旋转磁场和使用周围特殊形状的无线电波天线调整到离子的特定频率，使等离子体中产生电流，并加热等离子体到原子融合的程度，核聚变会释放出新的粒子。这些粒子在密封区域内游荡，直到它们被磁场捕获。通过磁力喷嘴的引导和加速从火箭尾部喷出，产生低辐射，高比冲的可变推力，推动火箭前进。理论上，聚变火箭每兆瓦能提供2.5·5牛顿的推力，其比冲为10000秒。相比之下，裂变火箭的比冲为850，液体化学燃料火箭的比称为450。他还能给航天器提供电力。

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