30天到火星，核能等離子發動機將改寫歷史

俄羅斯特羅伊茨克創新與熱核研究所（TRINITI）正在測試的這臺“核能等離子發動機”，一旦投入使用，航天器巡航速度可達每秒 100 公里，是今天化學火箭的 20 倍。按這一速度，地球—火星單程飛行有望從現有的 6～9 個月壓縮到 30～60 天。

01

核能火箭

傳統火箭，本質上是靠劇烈的燃燒把推進劑迅速加熱、膨脹后高速噴出，這種方式簡單粗暴，推力大但效率低：

有效排氣速度上限約 4.5 km/s，決定火箭“跑不快”。

推進劑質量占比高達 80%～90%，決定火箭“跑不遠”，連太陽系內的航行都難以支持。

自從人類成功研制原子彈之后，美蘇都開始探索太空核能應用。20世紀60年代美國開展ROVER及NERVA項目，開發用于深空任務的核熱推進發動機并完成地面驗證。蘇聯在同時期以“RD-0410”發動機為核心，形成了完整的空間核火箭研發體系。

這類發動機通過核反應堆加熱氫氣，使其膨脹后高速噴出產生推力，噴氣速度提升到 8～9 km/s，比沖接近化學火箭的兩倍。但兩國均因預算削減及化學火箭技術成熟而終止了核火箭的研究。

近年來，隨著載人深空探測需求升溫，核推進被視為“可預見的突破性方案”，核推進系統再度引起各航天大國的重視。

02

磁等離子體火箭發動機

把電能直接變動能

俄羅斯原子能國家公司憑借其在核電推進領域的雄厚積累，研發了這臺以氫為動力的磁等離子體加速器的火箭發動機。新型發動機不再走“核熱加熱”老路，而是走“核電–電磁加速”路線。

他們的緊湊型核反應堆能將熱能轉化為電能，為發動機提供充沛的動力，功率300千瓦，峰值功率達520千瓦。

發動機以兩個高壓電極為基礎，以氫為工質，用脈沖燃氣閥控制流量，在放電腔內電離成等離子體。以強電場和磁場共同作用，將帶電粒子（電子和質子）加速到100km/s后高速噴出推出。由于加速過程不依賴高溫燃氣，發動機結構溫度遠低于核熱方案，材料壽命與可靠性顯著提高。

另外，以氫為工質，因其原子很輕，能在不消耗大量工質的情況下達到很高的速度。另外，氫是宇宙中最廣泛的元素，星際航行中很容易得到補充。

性能對比一目了然

發動機電極

03

未來角色

星際快車＋太空拖船

項目研究員埃戈爾·比留林說“火箭離開地球仍需化學火箭，但進入深空后，我們只需要幾缸液氫，就能把航天器速度再提高一個量級”。按計劃，該發動機除用于載人火星、小行星探測外，還可充當“太空拖船”，為大型衛星、月球與火星貨運提供低成本、高效率的軌道轉移服務。

發動機原型機及背后白色真空測試罐

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編輯｜張毅

主編｜黎坤

總編輯｜吳新

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