超级军网载人登陆火星？核火箭原理、发展及应用
来源：百度文库 编辑：超级军网 时间：2024/04/27 10:29:27
近日和多名CDER讨论火星探测任务，未来载人登陆火星的一个关键环节就是有合适的运载工具，所以近日起通过一系列文章和各位一同探讨。
在阿波罗计划备受关注的20世纪60年代，新墨西哥州洛斯阿拉莫斯（Los Alamos）科学实验室(如今为洛斯阿拉莫斯国家实验室)的科学家和工程师，致力于将人类快速送往火星甚至更远。他们当时建造并测试的核热火箭—推进系统，该火箭若是被研发成功，仅需四个月就能将载人飞船运抵火星，运抵土星卫星也仅需三年的时间。
如今NASA正重审当初那些核火箭的设计，着眼于将它们作为不久之后太空发射系统（Space Launch System）的一部分来使用，并有可能将核火箭用于载人火星旅行。
核热火箭（NTR）使用核反应堆加热流体（液氢是合适的工质），受热膨胀的气体经喷嘴喷出从而产生推力。核热火箭比化学火箭更轻更省推进剂，在理论上还可以达到更高的速度。但如何造出安全实用的核热火箭是一项工程挑战。
早在1940年代末，美国空军便在橡树岭进行了核推进的概念验证测试，但随后在弹道洲际导弹中舍弃了该项技术。而NASA于1955年重新设立“罗孚”（Rover）项目，从当初空军放弃的阶段开始继续研究，意图利用此项技术研制用于太空飞行的核热火箭。原子能委员会（AEC）负责设计和拼装反应堆，空间核动力推进办公室（SNPO)负责项目管理。
“罗孚”项目又被称为“火箭飞行器用核引擎”项目（NERVA）。1968年底，SNPO证实基于KIWI反应堆（NRX/XE）的“NERVA”项目可满足载人火星任务需求。
“NERVA”项目曾雄心勃勃地计划将“NERVA”火箭作为太空拖船，把有效载荷从低地球轨道运抵更高轨道，并用“NERVA”驱动“土星”—V的上面级。但美国太空计划的预算削减使太空核推进成为现实（比预期早）的可能性破灭。国会失去了载人登火的兴趣，尼克松政府令阿波罗计划戛然而止，“土星”火箭生产线也难逃此运。洛斯阿拉莫斯实验室此后一直低成本地运转“罗孚”项目，直至1972年该项目被完全搁置。
展望未来：
四十年后，人们重燃对核发动机的兴趣：核发动机可用于运载火箭上面级，从更长远来看还可作为深空任务主要的推进系统。NASA马歇尔太空飞行中心（MSFC）开展了一项为期三年的项目——核低温推进级(NCPS)，该推进级可用于即将到来的太空发射系统。NCPS源于“NERVA”，但将得益于21世纪新技术，实现更高的反应堆堆芯温度和推重比。
自上次NASA试验NTR之后，地面核试验已被普遍禁止，研究者转而采用马歇尔核热火箭元素环境模拟器(NTREES)，该设备利用非核材料对空间反应堆的众多关键要素进行模拟。对第一代核低温推进系统做出的优化，可帮助将重型货物和科学有效载荷送入地球轨道，并可以使宇航员更快地到达火星，从而减少受到有害空间辐射的影响。除此之外,对NTR系统进一步的研发改进，可以为太阳系载人探测提供高推力、高速度的方案。
http://www.spacechina.com/n25/n1 ... 534707/content.html
近日和多名CDER讨论火星探测任务，未来载人登陆火星的一个关键环节就是有合适的运载工具，所以近日起通过一系列文章和各位一同探讨。
在阿波罗计划备受关注的20世纪60年代，新墨西哥州洛斯阿拉莫斯（Los Alamos）科学实验室(如今为洛斯阿拉莫斯国家实验室)的科学家和工程师，致力于将人类快速送往火星甚至更远。他们当时建造并测试的核热火箭—推进系统，该火箭若是被研发成功，仅需四个月就能将载人飞船运抵火星，运抵土星卫星也仅需三年的时间。
如今NASA正重审当初那些核火箭的设计，着眼于将它们作为不久之后太空发射系统（Space Launch System）的一部分来使用，并有可能将核火箭用于载人火星旅行。
核热火箭（NTR）使用核反应堆加热流体（液氢是合适的工质），受热膨胀的气体经喷嘴喷出从而产生推力。核热火箭比化学火箭更轻更省推进剂，在理论上还可以达到更高的速度。但如何造出安全实用的核热火箭是一项工程挑战。
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早在1940年代末，美国空军便在橡树岭进行了核推进的概念验证测试，但随后在弹道洲际导弹中舍弃了该项技术。而NASA于1955年重新设立“罗孚”（Rover）项目，从当初空军放弃的阶段开始继续研究，意图利用此项技术研制用于太空飞行的核热火箭。原子能委员会（AEC）负责设计和拼装反应堆，空间核动力推进办公室（SNPO)负责项目管理。
“罗孚”项目又被称为“火箭飞行器用核引擎”项目（NERVA）。1968年底，SNPO证实基于KIWI反应堆（NRX/XE）的“NERVA”项目可满足载人火星任务需求。
“NERVA”项目曾雄心勃勃地计划将“NERVA”火箭作为太空拖船，把有效载荷从低地球轨道运抵更高轨道，并用“NERVA”驱动“土星”—V的上面级。但美国太空计划的预算削减使太空核推进成为现实（比预期早）的可能性破灭。国会失去了载人登火的兴趣，尼克松政府令阿波罗计划戛然而止，“土星”火箭生产线也难逃此运。洛斯阿拉莫斯实验室此后一直低成本地运转“罗孚”项目，直至1972年该项目被完全搁置。
展望未来：
四十年后，人们重燃对核发动机的兴趣：核发动机可用于运载火箭上面级，从更长远来看还可作为深空任务主要的推进系统。NASA马歇尔太空飞行中心（MSFC）开展了一项为期三年的项目——核低温推进级(NCPS)，该推进级可用于即将到来的太空发射系统。NCPS源于“NERVA”，但将得益于21世纪新技术，实现更高的反应堆堆芯温度和推重比。
自上次NASA试验NTR之后，地面核试验已被普遍禁止，研究者转而采用马歇尔核热火箭元素环境模拟器(NTREES)，该设备利用非核材料对空间反应堆的众多关键要素进行模拟。对第一代核低温推进系统做出的优化，可帮助将重型货物和科学有效载荷送入地球轨道，并可以使宇航员更快地到达火星，从而减少受到有害空间辐射的影响。除此之外,对NTR系统进一步的研发改进，可以为太阳系载人探测提供高推力、高速度的方案。
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继1961年世界上第一个宇航员苏联的加加林飞上太空之后，人们登上火星的日子已指日可待。把卫星、宇宙飞船和空间探测器等宇航器件送入太空，均需要运载工具。运载工具可以是火箭，也可以是航天飞机。至今，世界上先后研制生产了20多个系列，一百多种型号的运载火箭。但是，能把载人飞船送入太空的运载火箭还不多。我国是世界上除了美国和俄罗斯之外，第三个拥有载人飞船运载火箭的国家。火箭是由极高速度从喷气管排出气体而产生强大反作用力作推力的一种飞行器。火箭按能源来分，可分为：化学火箭、电火箭、太阳能火箭、核火箭、光子火箭等。运载火箭是将人造卫星、宇宙飞船和空间探测器等航天器送入飞行轨道的大型多级火箭。进入太空，首先需要摆脱地球引力的束缚，达到第一宇宙速度（7.9千米/秒），才能克服地球引力而环绕地球飞行，不落回地面。达到第二宇宙速度（11.2千米/秒），才可以脱离地球飞向太阳系的其他行星。达到第三宇宙速度（16.7千米/秒）后，以现代航天器来飞行，要2~3万年才能离开太阳系。
1．核热火箭:核热火箭是利用核燃料（铀-235或钚-239）裂变时产生的巨大热能，把推进剂（如氢、氦或氮）加热到极高温度（4000℃以上），以极高速度从火箭尾部喷出，推动火箭高速飞行。它的工作原理与化学火箭发动机类似，只是加热的能源不同。核热火箭发动机的比冲高，寿命长，但技术复杂。美国在1995年开始执行第一个核热火箭研究计划，产生高温等离子休（温度达70万度），从喷气口喷出，驱动火箭前进。国外核推进技术研究指出，采用核热火箭可大大缩短到达月球的时间，即使到达土星也只要花7年时间。
2．核电火箭:是把核裂变或聚变能转换为电能，提供给火箭，使推进剂（如汞或氙）电离，加速成为等离子态推进剂，以高速排出，产生极大的推力。
3．光子火箭:人类幻想作星际考察和旅行，要实现星际航行关键在于运载工具的速度。要求以光速或接近光速的速度飞行，这无疑需要惊人的能量。以化学能作为动力，最高速度只有4000米/秒，这样的速度作星际旅行，则好像骑着毛驴车周游世界，在宇航员有限的生命期内是绝对不可能到达目的地的。光子火箭可达到300 000 000米/秒的光速。光子火箭就是利用正物质和反物质湮没产生光子。设想的光子火箭，最前面是宇航员座舱。中间是正粒子和反粒子贮存库。后面是巨大的凹面镜，当正粒子和反粒子被引到凹面镜的焦点处湮没，产生光子，释放出巨大能量，光子通过凹面镜反射出去，推动火箭前进。这种光子火箭自身重量不大，但推力十分巨大。
1．核热火箭:核热火箭是利用核燃料（铀-235或钚-239）裂变时产生的巨大热能，把推进剂（如氢、氦或氮）加热到极高温度（4000℃以上），以极高速度从火箭尾部喷出，推动火箭高速飞行。它的工作原理与化学火箭发动机类似，只是加热的能源不同。核热火箭发动机的比冲高，寿命长，但技术复杂。美国在1995年开始执行第一个核热火箭研究计划，产生高温等离子休（温度达70万度），从喷气口喷出，驱动火箭前进。国外核推进技术研究指出，采用核热火箭可大大缩短到达月球的时间，即使到达土星也只要花7年时间。
2．核电火箭:是把核裂变或聚变能转换为电能，提供给火箭，使推进剂（如汞或氙）电离，加速成为等离子态推进剂，以高速排出，产生极大的推力。
3．光子火箭:人类幻想作星际考察和旅行，要实现星际航行关键在于运载工具的速度。要求以光速或接近光速的速度飞行，这无疑需要惊人的能量。以化学能作为动力，最高速度只有4000米/秒，这样的速度作星际旅行，则好像骑着毛驴车周游世界，在宇航员有限的生命期内是绝对不可能到达目的地的。光子火箭可达到300 000 000米/秒的光速。光子火箭就是利用正物质和反物质湮没产生光子。设想的光子火箭，最前面是宇航员座舱。中间是正粒子和反粒子贮存库。后面是巨大的凹面镜，当正粒子和反粒子被引到凹面镜的焦点处湮没，产生光子，释放出巨大能量，光子通过凹面镜反射出去，推动火箭前进。这种光子火箭自身重量不大，但推力十分巨大。
2013-11-11 12:23 上传
（图8，MITEE 型核热火箭可完成的探测任务）
通过使用MITEE 型核热火箭可以对冥王星和其卫星进行快速飞越、绕轨道飞行和登陆；通过利用被探测星球的当地资源，飞船能够对被探测的卫星或行星上相距很远的不同地点进行采样并将样本返回地球；通过使用溶化探测器，飞船能够对木卫二上的厚达数公里的冰层内部以及海洋下表面进行探测；如果将核热火箭发动机作为核能冲压发动机工作，则飞船能够在木星、土星、天王星、海王星以及土卫六等星球的大气层内几乎无限制的飞行；核能冲压发动机还能够在天王星的大气内采集氦-3，作为未来地球上的氘氦-3（DHe3）聚变能反应堆的清洁燃料；核热火箭还能够推动超高速飞船以每年30 个天文单位(AU)的速度飞向太阳系的外边缘。此外，液氧增强核热火箭还将使人类能乘坐通勤飞船在24 小时内到达月球或从月球返回地球。
（图8，MITEE 型核热火箭可完成的探测任务）
通过使用MITEE 型核热火箭可以对冥王星和其卫星进行快速飞越、绕轨道飞行和登陆；通过利用被探测星球的当地资源，飞船能够对被探测的卫星或行星上相距很远的不同地点进行采样并将样本返回地球；通过使用溶化探测器，飞船能够对木卫二上的厚达数公里的冰层内部以及海洋下表面进行探测；如果将核热火箭发动机作为核能冲压发动机工作，则飞船能够在木星、土星、天王星、海王星以及土卫六等星球的大气层内几乎无限制的飞行；核能冲压发动机还能够在天王星的大气内采集氦-3，作为未来地球上的氘氦-3（DHe3）聚变能反应堆的清洁燃料；核热火箭还能够推动超高速飞船以每年30 个天文单位(AU)的速度飞向太阳系的外边缘。此外，液氧增强核热火箭还将使人类能乘坐通勤飞船在24 小时内到达月球或从月球返回地球。
谈谈离子发动机/电火箭
http://lt.cjdby.net/viewthread.p ... amp;extra=page%3D44
之前的帖子，这回把核火箭整理一下，一并归档，完善一下航天版的科普资料。
http://lt.cjdby.net/viewthread.p ... amp;extra=page%3D44
之前的帖子，这回把核火箭整理一下，一并归档，完善一下航天版的科普资料。
液氧增强型核火箭
液氧增强型核火箭
会降低比冲吧。
会降低比冲吧。
这货是不是能比土星5强几倍？
想起了丁丁在月球
这货是不是能比土星5强几倍？
都是只能做上面级
都是只能做上面级