小小原子承載大大星際航行夢

為了衝上雲霄，沖天炮靠的是火藥，而大型火箭則需要氧化劑以及燃料。然而，兩者的燃燒時間皆相當短暫，也就注定了飛行的距離跟速度。那麼，要如何突破這個框架呢?可能的答案早在一甲子前便已存在了，只是先用在了深海潛航，就是核動力推進。

NASA核能火箭概念圖[1]

從人類發現核能這一龐大能源以來，除了毀滅性武器之外，科學家早已看到了它做為推進動力的巨大價值。由於所需設備體積龐大、冷卻系統及輻射線等問題，它首先被應用在船艦上，例如破冰船、潛水艇以及航空母艦等。首先將核動力推進應用在飛行器上的，是美國的X-6試驗機。在測試中，雖然系統能順利運作，但人員防護以及輻射抑制問題始之無法實用化，整個計劃也隨之終止。但是，真正應用核動力在太空推進的計劃才正要展開。

史上第一艘核動力潛水艇 – 鸚鵡螺號[2]

美國X-6核動力試驗機[3]

1952年，美國洛斯阿拉莫斯實驗室開始研發核動力火箭。1961年，甘迺迪總統發表的太空探索宣言中，除了世人熟知的阿波羅計劃外，其實也包含了加速發展核動力火箭的建議。而後，NASA與原子能委員會正式成立NERVA(Nuclear Engine for Rocket Vehicle Application)項目，開始將熱核發動機應用於太空探索的研究，取得不錯的研究成果。計劃結束後，NASA曾持續推動核動力火箭研究和重大的地面試驗，但當火星飛行任務推遲時，測試及研究計畫也停止。熱核火箭也曾經在各種任務研究案中被重新審視，但由於多年來都沒有遠距離載人太空任務需求，所以相對沒有必要性。當登陸火星計畫被提出後，核熱動力火箭就顯現出高速及長續航力的價值。

NERVA引擎[4]

測試中的NERVA引擎[5]

蘇聯的熱核引擎試驗[6]

核熱火箭發動機是利用核分裂產生的龐大熱能加熱液氫推進劑，將其變成電離的氫等離子體，然後通過噴嘴加速噴出，利用產生的反作用力產生推力，而不是直接點燃可燃推進劑。根據NASA的計算，熱核動力來源使用濃度20%的低濃縮鈾燃料，可以將前往火星的航行時間減少到四個月，此航行時間約為目前傳統化學推進器的一半。由於攜帶的化學燃料減少，便可減小太空船的體積與重量以便攜帶更多研究裝備。而航行時間越久，太空人受到的輻射量也會越多，因此縮短航行時間也可以減少太空人受到的輻射量。

熱核火箭發動機基礎結構[7]

熱核火箭發動機運作原理[8]

NASA設想用於火星任務的熱核火箭示意圖[9]

NASA署長布萊登斯坦表示，熱核推進技術引發的變革或許將改變太空探索的遊戲規則。或許這些想法無法很快得到實現。可能需要15年或50年甚至更久，但核動力推進將與電力推進一樣，成為進展緩慢但充滿潛力和美好前景的關鍵技術。

文章參考來源：

1. NASA 獲得美國國會資助，將發展熱核推進技術(檢索日期2019/10/14)
https://tomorrowsci.com/technology/nasa-%e7%be%8e%e5%9c%8b%e5%9c%8b%e6%9c%83-%e8%b3%87%e5%8a%a9-%e7%86%b1%e6%a0%b8%e6%8e%a8%e9%80%b2%e6%8a%80%e8%a1%93/

2. NASA：熱核推進技術將徹底改變太空探索的遊戲規則(檢索日期2019/10/14)
https://tomorrowsci.com/technology/nasa-%E7%86%B1%E6%A0%B8%E6%8E%A8%E9%80%B2%E6%8A%80%E8%A1%93-%E5%BE%B9%E5%BA%95%E6%94%B9%E8%AE%8A-%E5%A4%AA%E7%A9%BA%E6%8E%A2%E7%B4%A2-%E9%81%8A%E6%88%B2%E8%A6%8F%E5%89%87/

3. NERVA(檢索日期2019/10/14)
https://en.wikipedia.org/wiki/NERVA

4. NASA boosts nuclear thermal propulsion with BWXT contract(檢索日期2019/10/14)
http://www.world-nuclear-news.org/ON-NASA-boosts-nuclear-thermal-propulsion-with-BWXT-contract-04081701.html

5. Nuclear thermal rocket (檢索日期2019/10/14)
https://en.wikipedia.org/wiki/Nuclear_thermal_rocket

6. Momentum Grows for Nuclear Thermal Space Propulsion (檢索日期2019/10/14)
https://www.space.com/nuclear-thermal-space-propulsion-momentum-grows.html

圖片引用來源：

1. http://www.atomic-energy.ru/news/2019/08/27/97001, retrieved October 14, 2019
2. https://en.wikipedia.org/wiki/USS_Nautilus_(SSN-571), retrieved October 14, 2019
3. https://de.wikipedia.org/wiki/Convair_X-6, retrieved October 14, 2019
4. https://archive.org/details/GPN-2002-000144, retrieved October 14, 2019
5. https://www.flickr.com/photos/rocbolt/8931904184, retrieved October 14, 2019
6. http://andmagazine.com/talk/2019/08/30/russias-radioactive-rocket-engine-nuclear-thermal-propulsion-technology-and-mars/, retrieved October 14, 2019
7. https://www.litenews.hk/%E3%80%90%E8%BB%8D%E4%BA%8B%E5%8D%9A%E8%A9%95%E3%80%91william%EF%BC%9A%E4%BF%84%E5%9C%8B%E8%A9%A6%E5%B0%84%E5%A0%B4%E7%88%86%E7%82%B8-%E6%A0%B8%E5%8B%95%E5%8A%9B%E7%81%AB%E7%AE%AD%E6%9B%9D%E5%85%89, retrieved October 14, 2019
8. http://large.stanford.edu/courses/2014/ph241/wendorff1/, retrieved October 14, 2019
9. https://www.semanticscholar.org/paper/NUCLEAR-THERMAL-ROCKET%2FVEHICLE-CHARACTERISTICS-AND-Borowski-Mccurdy/3c569a875767ea0d34533a6640c95dd73429edda/figure/3, retrieved October 14, 2019