核动力火箭征服太空

原子弹爆炸

1944年，德国的火箭武器V-2飞弹首次袭击伦敦；1945年，原子弹成为现实。火箭与核动力在20世纪中叶一直是科幻作家钟情的主题，有识之士已经把二者结合在一起。 阿西莫夫在《基地》系列《市长》（1942年初次发表时名为《笼头与马鞍》）一篇中设想，银河边缘的星区文明衰落了，原子能源被遗忘，科学渐渐变成了神话。掌握原子能的科学家变为神职人员一样角色。在那个小王国合纵连横的时代，驱动两英里长皇家旗舰的是"原子反应炉"。这种驱动太空战舰的原子反应炉也就是我们下面要介绍的核动力火箭。

"猎户座"乘原子弹上天

20世纪50年代，核电站、核动力船舶、核动力飞机等技术设想层出不穷。大胆的科学家把目光投向了美国和苏联逐渐膨胀的核武库，他们打算把这些核弹作为火箭燃料，推进飞船飞向遥远太空。这个铸剑为犁的计划就是"猎户座核火箭计划"。

核火箭的技术论证最早出自美国核科学家乌拉姆。其原理是使一颗颗小型原子弹在飞船尾部相继爆炸而产生反作用力推动飞船前进。如果每颗原子弹的爆炸当量为1000吨TNT，估计爆炸50颗原子弹后飞船速度可达12千米/秒。1958年，美国核科学家泰勒在此基础上提出了"猎户座"计划。按照泰勒的设想，每颗原子弹的爆炸当量为2000吨TNT（在大气层外），爆炸50颗这样的原子弹后，飞船的最大速度可达70千米/秒。该火箭可以用来发射大型载人行星际飞船，可以用125天飞到火星，用3年时间飞到土星。

猎户座火箭外形

泰勒在美国核武器研发机构洛斯阿拉莫斯的专业是核武器效用，他是核弹小型化方面的专家。他也了解成型爆破技术，即如何控制爆炸碎片精确定向。泰勒采纳了乌拉姆的"推进盘"构想，把推进物和核弹组合在一起，成为一个脉冲单元。根据泰勒的设想，猎户座计划中的飞船将携带数千枚小型核弹，当飞船需要动力时，宇航员就从船尾释放出一颗原子弹，接着再释放出一些由含氢塑胶制成的固体圆盘，当飞船驶出一定距离，原子弹将在飞船后面爆炸，瞬间将塑胶圆盘蒸发，将其转化成高热的等离子体。这些等离子体会向四面八方冲击扩散，其中一些将会追上飞船，撞击飞船尾部巨大的金属推进盘，从而推动飞船高速行驶。飞船上还设计了一个震波吸收系统，可以把冲撞到金属推进盘上的能量储存起来，并逐渐释放出去。

核裂变原理

由于不清楚飞船尾部的巨大推进盘是否会被核爆炸后产生的高温等离子体熔化或腐蚀，科学家用氦离子发生器进行了模拟测试。通过试验发现，瞬间高温的等离子只会对金属推进盘表面产生轻微的腐蚀，其程度甚至可以忽略不计，没必要设计专门的冷却系统，并且普通的铝和钢就足以做为制造金属推进盘的材料。

猎户座计划的工作者们建造了一系列模型，用以测试铝制的推进盘能不能承受化学爆炸的瞬间高温高压。一些模型在实验中被毁，但是1959年一个火箭模型使用6个普通炸弹成功地飞行到了100米的高度，证明了脉冲推进是能够稳定飞行的。这次试验也证明，推进盘应该是中间最厚、向边缘逐渐变薄的形状，才能达到最高强度和最低重量。

根据计划，猎户座火箭将从美国内华达州杰克斯平地核试验场发射升空，整个火箭和飞船加在一起有16层楼高，外形像一颗钝头子弹。飞船尾部的推进盘直径达41米，发射平台由8个高达76米的发射塔组成。在起飞阶段以每秒一枚的速率引爆100吨TNT当量的小型原子弹；而当飞行器达到一定速度后，引爆速率将下降到每10秒一枚，不过这时抛出的将是2万吨当量的核弹。这个方案要求火箭一直垂直向上飞行直至冲出大气层（化学能火箭通常在大气层内一定高度就开始转向），这样可以使放射性沾染降到最低。当火箭被发射升空后，它的尾部每10秒钟就要爆炸一颗相当于2万吨TNT当量的小型原子弹。

猎户座火箭在核爆炸中飞上天空

现在看来，猎户座计划几乎没有任何明显的技术缺陷。然而，它却有一个最大的弱点，那就是它依赖于原子弹爆炸做动力。当它在大气层内飞行时，必将释放出核辐射尘污染地球环境。这也正是猎户座计划最终没能实现的原因之一。

曾参与"猎户座"计划的物理学家弗里曼-戴森和他的伙伴通过计算表明，"猎户座"火箭发射造成的环境污染不会超过核试验的百分之一。但这百分之一却改变了科学家们的抉择——"猎户座"火箭每一次升空释放出的放射性废料及落尘对地面生物的影响，大约会造成0.1-1个人死于癌症。和平主义者戴森后来回忆说："一想到我做的事是在现有（放射性）落尘量上增加百分之一，我（对核火箭）的热情便不由得冷却下来。"