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核动力、太阳能是人类长途宇航新燃料
2008/08/28
IP:陕西
核动力、太阳能是人类长途宇航新燃料
文章出处:大众科学   发布时间:2005-04-05  


地球是人类的摇篮,但人类不能总生活在摇篮里。特别是当地球日益超负荷运转时,人们开始将目光投向浩瀚的宇宙———运用日新月异的科学技术,璀璨的星辰完全有可能在未来成为人类的天外家乡。


  地球以外的天体具有广阔的开发前景。月球土壤中的硅以及铁、铝矿分别是制作太阳能电池板和建材的好原料;月球表层的氦同位素氦—3经核聚变可为人类提供能源达数千年之久;火星在天体物理方面与地球有着许多相近的特点:它在太阳系里的位置使其极具潜力成为人类开发深层空间的中转站。然而,人类如何才能较为便利地抵达这些未来的“家乡”呢?凭借目前的航天技术,人类往返火星就需约500天的时间。在这漫漫旅途中,长期失重将导致人血容量大调整、造血功能受抑制、骨质疏松、情绪烦躁。“交通”问题如此严重对未来的开发大大不利。为解决这一问题,科学家正在研究多种方案。


  美国宇航局计划开发反物质发动机作为新型航天器的推进装置。在理论上,世间可以存在质量相同、电荷相反的原子核和电子,它们会分别形成物质和反物质。当这两种物质碰撞时可释放出比可见光强25万倍的伽马射线和巨大的能量。然而科学家至今在自然界中难觅反物质的踪影。


  将核反应堆装配在火箭发动机上,开发核动力火箭是美国、俄罗斯科学家致力研究的前沿科学项目。据美国专家透露,当核动力火箭处于工作状态下,被泵压入火箭发动机的液态氢在核反应堆产生的高温作用下会迅速气化膨胀,产生强大的推力。核反应堆的温度越高,火箭的推力就越大。运用这种方法,核动力火箭的能源利用效率可比常规化学燃料火箭高出至少一倍。科学家称,用这种方法可将飞往火星的时间缩短为约300天,而他们的下一个远景目标是,开发出飞行5至10年即可到达邻近恒星星系的核动力航天器。


  俄罗斯物理动力研究所的科学家在开发这项技术时提出了两条具体建议。一是依据计算,他们主张将核反应堆安装在火箭底部类似圆锥形的喷火口顶端,这样可以在保留有效推动力的同时,把未被利用的热能通过数个喷火口转变为高速粒子流,产生更大的推动力。第二,俄专家指出,目前的航天动力技术只能使发动机核反应堆中10%至15%的铀参与工作,为此必须携带大量用不着的核燃料,增加了不必要的载荷。据悉,他们正在研究的气相反应堆可使铀按规定含量排列起来,充分参与核反应。


  此外,俄罗斯国家科学中心的专家还透露,充分运用大面积的太阳能电池阵技术甚至能创造出航天奇迹。依据他们的计算,凭借现有的技术,可以制造出每平方米厚5至7微米、重100克的太阳能电池板。在此基础上建造直径为400米的“太阳帆”便可使普通航天运输工具加速行驶,年航行距离为地球与太阳距离的10至20倍。这样,不出两年,人们便可光顾冥王星,站在太阳系的边缘眺望美丽的新世界。
18年5个月前IP:未同步
42865
1楼
对于核动力的利用方式有3种:
1、利用核反应堆的热能
2、直接利用来自反应堆的高能粒子
3、利用核弹爆炸

利用反应堆的热量是最简单也是最明显的方式,核动力航空母舰和核潜艇都是利用核裂变反应堆的动力来推动螺旋桨,只不过太空没有水或者空气这种介质,不能采用螺旋桨而必须利用喷气的方式。但方法仍很简单,反应堆中核子的裂变或者聚变产生大量热能,我们将推进剂(很可能采用液态氢)注入,推进剂会受热迅速膨胀,然后从发动机尾部高速喷出,产生推力。
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18年5个月前IP:未同步
42913
2楼
推进剂用光了...
那就没推力了啊...
那还是要带很多推进剂...
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17年5个月前IP:未同步
145713
3楼
太空飞船 用核动力 喷出什么物质来驱动飞船前进呢?
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17年5个月前IP:未同步
146117
4楼
也有星际冲压机的设计,即星际空间虽然每立方米只有1个原子,但若能用木星直径那么大的磁场去采集星际物质,还是足够反推前进的
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17年5个月前IP:未同步
146643
5楼
基本上核動力火箭已經研發了很久,但是遲遲未實行,主要是因在火箭中安裝核反應堆對太空人來說是很危險的,而且最小需要在低軌道上製造和安裝和更換推進器,現在我們需要開發的是低軌道工廠和太空船碼頭(船用的該叫碼頭吧),先利用大型運\輸機把太空船運\送到太陽能大型飛船或核動力空中母艦,作為高空中第一中轉站安裝/更換火箭引擎,再把太空船發射到低軌道上,安裝/更換核動力推進器(比較推崇核電等離子引擎)再發射到其他小行星上開採礦物,而且只要把開採機械人送到礦場便一勞永逸了,礦物開採後可以直接扔進地球去或扔到低軌道碼頭回收到工廠加工,這是在下構思。可是會否引起其他政治或其他經濟問題,例如小致礦物價格低下,大致增加地球質量等後果還是需要很多時間去研究的。
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17年5个月前IP:未同步
146644
6楼
還有核動力推進器在低軌道安裝後有裝置多大燃料帶多少也不成問題了!
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17年4个月前IP:未同步
148758
7楼
六七十年代苏联在技术不成熟的条件下玩星载反应堆(用作大功率雷达侦察卫星的电源)玩过头了,连续发生两次核卫星带着反应堆坠落地球的重大污染事故,结果被国际社会无限期河蟹。

引用第5楼chanyiushing于2009-08-28 10:00发表的  :
基本上核動力火箭已經研發了很久,但是遲遲未實行,主要是因在火箭中安裝核反應堆對太空人來說是很危險的,而且最小需要在低軌道上製造和安裝和更換推進器,現在我們需要開發的是低軌道工廠和太空船碼頭(船用的該叫碼頭吧),先利用大型咻敊C把太空船咚偷教?柲艽笮惋w船或核動力空中母艦,作為高空中第一中轉站安裝/更換火箭引擎,再把太空船發射到低軌道上,安裝/更換核動力推進器(比較推崇核電等離子引擎)再發射到其他小行星上開採礦物,而且只要把開採機械人送到礦場便一勞永逸了,礦物開採後可以直接扔進地球去或扔到低軌道碼頭回收到工廠加工,這是在下構思。可是會否引起其他政治或其他經濟問題,例如小致礦物價格低下,大致增加地球質量等後果還是需要很多時間去研究的。
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17年4个月前IP:未同步
148787
8楼
無限期河蟹……真可怕,現在核電技術比較成熟了吧……
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17年4个月前IP:未同步
148794
9楼
引用第8楼chanyiushing于2009-09-03 14:54发表的  :
無限期河蟹……真可怕,現在核電技術比較成熟了吧……


核电技术是很成熟很安全了,可是火箭技术还不成熟,经常不是掉卫星就是丢卫星,要是上面有个反应堆那祸害就大了。

再说卫星有使用寿命,到期要自行坠落销毁。要是用反应堆供电的,咋销毁?
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17年4个月前IP:未同步
148853
10楼
衛星上用的可是太陽能啊,核料只是封存起來,安裝好後才啟動核反應堆,簡單說像油站一樣而已,NASA也好像研發中,核料好比放在國際太空站中,技術上的是如何到小恒星上採集資源,其實也看好金屬氫的採集和研究,有否一些飄浮在太空中的核料或其他如金屬氫的能源,人做重力也是個大課題啊,有想過睡眠筒加洗衣機的原理睡眠時利用離心力做人工重力,工作時無重力只要時間配合得好是一個折衷的辦法,娛樂也是一大問題……
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17年4个月前IP:未同步
148858
11楼
出事就出在销毁上,苏联用反应堆供电的侦察卫星设计为寿终后反应堆用小型火箭推到“坟场”高轨道,几千年后落回地面时高放射性同位素已经基本衰变完毕。谁知道那个小型火箭出了问题,反应堆上升失败,掉了下来。总共有两颗星出事,其中一颗星掉进加拿大北部的永久冻土地区,污染了一大片。

其实反应堆用来飞深空还行,没启动裂变反应之前的可裂变材料放射性不特别高。掉下来的反应堆被抢走倒是个问题,也许MD不搞空间反应堆就是怕这个。

引用第9楼小俊于2009-09-03 15:18发表的  :
核电技术是很成熟很安全了,可是火箭技术还不成熟,经常不是掉卫星就是丢卫星,要是上面有个反应堆那祸害就大了。

再说卫星有使用寿命,到期要自行坠落销毁。要是用反应堆供电的,咋销毁?
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17年4个月前IP:未同步
148859
12楼
衛星上用的可是太陽能之類的啊,工廠真實想建在月球的可是貌以太遠,核料和引擎只是在碼頭封存起來,安裝好後才啟動核反應堆,簡單說像油站一樣而已,NASA也好像研發中,核料好比放在國際太空站中,技術上的是如何到小恒星上採集資源,其實也看好金屬氫的採集和研究,有否一些飄浮在太空中的核料或其他如金屬氫的能源,人做重力也是個大課題啊,有想過睡眠筒加洗衣機的原理睡眠時利用離心力做人工重力,工作時無重力只要時間配合得好是一個折衷的辦法,娛樂也是一大問題……因為煩躁主要是因為無聊(如果有太空船給我拆的話則……)
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17年4个月前IP:未同步
148865
13楼
對不起手機上網經常有問題發了貼子以為發不到又再發了……弱弱的一問這貼裏是否有人把宅男們賣了給媒體了……?
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17年2个月前IP:未同步
164628
14楼
貌似俄罗斯在弄太阳帆
~~~失败了
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16年10个月前IP:未同步
198615
15楼
别忘了 太阳帆离开太阳系就缺能量了 核动力你也不能带一百吨铅板 吧
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16年10个月前IP:未同步
198647
16楼
引用第2楼暗剑于2008-09-04 22:45发表的  :
推进剂用光了...
那就没推力了啊...
那还是要带很多推进剂...

推进剂用光了...
那就没推力了啊...
之后反应蟕过热 bongo
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16年6个月前IP:未同步
237895
17楼
去现在可观测宇宙范围的边缘行不?
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