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    第11楼2011/08/21

    1963年签署的《禁止在大气层和外层空间进行核试验条约》从法理上宣判了任何在大气层内点燃的核火箭为非法。1965年,"猎户座"计划研究终止。该计划雄心勃勃的口号"1965年到达火星,1970年到达土星"永远没能实现。好在这个光辉的想法在科幻中获得了新生。在科幻电视剧《星际迷航》第一季(1966-1969年播出)里有一集名为"世界是空的,我摸到了天空",讲述了一个种族将一颗铁质小行星掏空改造为世代飞船,运用猎户座式的核弹脉冲发动机,在太空中前行了30光年,历时一万年。

    在接下来的岁月里,经历过三里岛、切尔诺贝利等核事故的公众,对在太空计划中采用有潜在核污染可能性的核火箭持保留态度。核火箭的舞台,只能从更遥远的深空找寻。

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    第13楼2011/08/21

    飞向恒星:代达罗斯计划

    "代达罗斯计划"是英国星际学会在1973至1978年之间倡导的研究计划,提出使用核聚变火箭推进的无人飞船对另一个恒星系统进行快速的探测。该计划设想在一个人的有生之年——50年——之内,抵达另一颗恒星。距地球6光年的巴纳德星被选择为该计划的目的地。

    根据上述要求,火箭工程师阿兰-邦德率领的13人研究小组提出了核聚变火箭的构思。它的核聚变火箭不是在像猎户座那样在外部爆炸原子弹,而是依靠内部的发动机,在一个磁场构筑的"燃烧室"中,向核燃料球发射电子束,产生离子。用磁场限制等离子体的办法维持持续的核聚变。这将比猎户座计划的核裂变更高效,因为猎户座计划中原子弹的大部分爆炸能量都没投射到船体上转化为动力。

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    第15楼2011/08/21

    设计中的代达罗斯火箭比猎户座火箭更加庞大。虽说是一台无人飞船,但这个无人飞船重达5.5万吨,相当于半艘尼米兹级核动力航空母舰的重量。长度达到190米。这是一艘真正的星际飞船,其中5万吨都是燃料的重量。科学仪器重量只有区区的500吨。因为实在太大,无法一次发射到太空中,这台探测器只能在地球轨道上利用微重力环境组装。代达罗斯火箭由两部分组成,第一级火箭工作2年,把飞船加速到光速的7.1%。之后第二级火箭工作1.8年,把飞船加速到光速的12%,然后关闭发动机,在茫茫太空中依靠惯性滑行46年,最后到达目的地。因为在太空中要经受住极低温的考验,飞船外壳大量使用了铍,使飞行器在低温中仍然能保持结构强度。

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    第16楼2011/08/21


    代达罗斯飞船设计图

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    第17楼2011/08/21

    火箭的核聚变燃料由氦-3和氘构成,氦-3是氦的一种同位素,原子核里有两个质子和一个中子。地球上没有氦-3,为了获取代达罗斯飞船需要的3000吨氦-3,当时科学家们设想在木星的卫星上建立飞船组装基地,将在地球上制造的飞船部件,运到这个基地组装,并利用木星上丰富的氦资源来制造氦-3燃料。当然,现在已经探测到月球表面也有大量氦-3,所以不必舍近求远了。至于氘(氢的一种同位素),可在地球的海水中提取。

    代达罗斯的推进系统是核聚变脉冲火箭,它巧妙绕开了1963年的部分禁止核试验条约。代达罗斯所依赖的聚变脉冲对环境影响小,不受条约限制。按照设计,氘和氦-3组成的混合燃料球由高能电子束在惯性约束反应室中点燃并爆发,爆发产生的离子气在磁场的约束下以每秒1万千米的速度排出船尾,以作为动力的来源。每秒代达罗斯需要消耗250个燃料球。

    1978年,英国星际学会公布了代达罗斯计划的最终方案。该计划给出了有史以来第一份详细的核动力飞船设计图,旨在论证可能性。但直到今天,代达罗斯所需要的大量核心技术仍是纸上谈兵,没有核聚变火箭,没有木星开采技术,在轨道上建造几万吨的航天器也近乎天方夜谭--只有区区300多吨的国际空间站就花费了20年时间进行组装建设。

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    第18楼2011/08/21


    科幻片《冲出宁静号》剧照,剧中飞船使用核聚变发动机

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    第19楼2011/08/21

    项目的花费也是大问题。将几万吨的载荷发射进入地球轨道所需要的费用已经是天文数字了,何况代达罗斯用到的金属铍开采提炼均非易事,故而每公斤价格高达几百至上千美元。单单是代达罗斯的偏转罩就需要50吨的铍。因此这样的计划就算真的要变成现实,也必然会以大型国际合作项目的面目出现。即便如此,代达罗斯计划仍是目前研究论证最完备的核聚变火箭计划。它的构想影响了许多科幻影片:从《异形》到《阿凡达》,从《Wall-E》到《冲出宁静号》,这些影片无一例外都把核聚变发动机作为推动庞大飞船的"常规"推进方式。

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    第20楼2011/08/21

    核污染:核火箭不能承受之重

    核火箭无疑是解决宇宙航行动力问题的重要发展方向。但是在公众眼中,核能总像一把双刃剑,在释放巨大力量的同时,也隐含着巨大的危险。

    核火箭最大的隐患是核辐射。泄露核辐射对宇航员健康可能造成威胁。如果屏蔽不好,核火箭飞船内的辐射量相当于宇航员每天要做8次X线胸部透视,较长时间的作用会对宇航员的身体造成严重的伤害。

    历史上曾有多颗核动力卫星失灵对地面产生威胁,这些都是未来核火箭的前车之鉴。2009年2月10日,美国 "铱-33"通信卫星和已经停止工作的俄罗斯"宇宙-2251"在北西伯利亚上空发生碰撞。"宇宙-2251"携带有核动力装置,此次碰撞形成了具有潜在核辐射危险的太空碎片。目前,使用核电源的30颗俄罗斯卫星和7颗美国卫星运行在距离地球800千米到1100千米的轨道上,在那里相似的碰撞还有可能发生。这么多卫星意味着大约40次的"潜在核爆炸"。如果其中任一卫星碰到太空垃圾碎片,它将减速并最终重返大气层,在地球上空和地面释放辐射。

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