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等離子發動機的發展問題

核動力還是太陽能?

“VASIMR最終將是壹個核電火箭發動機。”張福林認為,因為目前最好的動力來源就是核反應堆。等離子發動機需要超長的持續電力供應,用核裂變反應堆為VASIMR提供電力,能很輕松地將人們帶到火星,使用的燃料比化學火箭少很多,飛行時間也會少很多。這要求攜帶壹個電力供應裝置。

但是VASIMR的主要買家NASA卻始終對它的動力源守口如瓶。他們所說的能源方式是使用壹個巨大的太陽能電池板。但電池板的效率不夠高,如果想往外圍的深空繼續進發,或者運送更大的載重,就必須獲得更大的電能,至少應該達到以兆瓦計算的規模,而目前的VASIMR最多也就200千瓦。對太陽能電力系統進行改進以增加太陽能的利用效率,唯壹可預期的方式是使用納米技術,但需要多久才能發展出能實用、可靠的技術呢?還沒有答案。唯壹的選擇就是使用核電系統,

NASA的表態可能是考慮到安全問題,以及公眾的“談核色變”。“很明顯,核裂變只要設計正確,操作維護認真,是可以安全運行的。”VASIMR研究項目小組的負責人對使用核技術並不回避,他說:“VASIMR是在航天器升上太空之後才開始啟用,核反應堆在離開地球時處於惰性狀態,並且我們將它拆開後才向太空運送。因此任何單獨壹部分都不會對地球造成威脅,惰性狀態下的鈾也沒什麽危險。”

技術已經能讓船載核電系統產生數百千瓦的電能,而且在不遠的將來能發展到兆瓦的級別。離子發動機的推力仍舊比不上傳統的火箭發動機那麽高,不適合做火箭的第壹級發動機,很難將有效載荷從地球帶到近地軌道。但比沖量方面的優勢則很明顯,到了近地軌道,離子發動機的優勢才能顯現。張福林和他的團隊希望在測試中將動力升至200千瓦,這足夠提供大約0.45千克的推力。聽上去並不太多,但在太空中,0.45千克的推力可以驅動2噸重的貨物。

2012年,Ad Astra的VASIMR原型(使用太陽能發電,而不是核能)將被帶到國際空間站,壹名宇航員將在太空行走中安裝這臺200千瓦的發動機。如果壹切順利,用5牛頓的推力,就能讓國際空間站實現變軌。試驗成功與否,將暗示著VASIMR能否為NASA畫出下壹個十年計劃的美好前景—輕松將人員或貨物送上月球,或者火星。