发布单位：台北市立天文科学教育馆

　　我们生活在一个重新探索太空的时代，在接下来的十年内，美国太空总署及中国航天局也许将展开载人火星任务，不久之后的许多其他国家也可能加入这一行列。若要将太空人带离近地轨道和地月系统则需要新的技术的协助，包含了维生系统、辐射遮蔽、动力推进。而谈到动力推进，热核反应及核电力是一个顶尖竞争者。

　　在美苏的太空竞赛期间，两国花了几十年的时间研究核动力推进，几年前，NASA重新启动该项目，目的是开发双峰式核推进系统，作为NASA 2023年的先进创新概念（Innovative Advanced Concepts）的一部分，NASA选择了核概念作为第一阶段的开发目标，这项新式系统可以将前往火星的运输时间缩短至45天。

　　作为NASA所选定的14个第一阶段开发项目之一，其中包含12500美元的首笔赞助款项用以精进其技术及方法，该项目由佛罗里达大学超音速工程应用研究团队成员Ryan Gosse所提出，本质上可以总结为两个概念，NTP及NEP。

图说：艺术家绘制的双峰核动力火箭概念图。Credit: NASA

　　NTP是指热核推进（Nuclear-Thermal Propulsion），包含一个核反应堆加热液态氢，将其转化为电浆体，再透过喷嘴产生推力，在1959年NASA接管了美国空军之后，该计划曾致力于太空飞行应用的新阶段并成功测试固体核反应堆，但着阿波罗时代的结束，各项资金大幅删减，在正式飞行测试前就被取消。同时，苏联也在1965年及1980年间发展了他们自己的NTP计划，而且也曾经执行过一次地面测试。

　　另一方面NEP是指核电力推进（Nuclear-Electric Propulsion），主要仰赖核反应堆为霍尔效应推进器提供电力。霍尔效应推进器利用磁场限制电子的轴向运动，使推进剂（如惰性气体氙）电离，有效地加速离子产生推力，并中和羽状流中的离子。

　　与传统的化学推进系统相比，这两种系统有相当大的优势，包含更高的比冲值、燃料效率和几乎无限的能量密度。虽然NEP能保持近3小时的推力，但力道仍显不足，而且如何散热也是一大问题，因此在理想情况下，热能转化率约为30%至40%。正因如此，结合NEP及NTP的两种推进方案受到青睐，Gosse结合两者的优点可以提供900秒的比冲值（数值越大越好），是目前化学火箭性能的两倍。

　　此外，Gosse提出的循环还包括一个压力波增压器，当NTP与其配合使用时，压力波增压器会对加热的液态氢再次产生压力进一步压缩反应质量，若再加上NEP的循环配合，可使比冲值提升至1800~4000秒，这将使太阳系的深空探索成为可能，除了减少传统推进技术的任务时间，还可以同时减少辐射暴露及微重力环境的太空人健康问题。（编译/台北天文馆技佐许晋翊）

资料来源：Universe Today