解密“猎户座”核动力飞船

文- 裘伟廷

“猎户座计划”是人类有史以来最异想天开的航天计划，这个计划的方案是向火箭后面抛出核弹，依靠核弹爆炸来推动前进——这样的设计方案，即使出现在科幻小说中也显得过于疯狂

1958年，正是冷战早期、美苏刚开始太空争霸的时候，美国著名核科学家泰勒提出了一个疯狂的设想，这就是人类有史以来最异想天开的航天计划——“猎户座计划”。

核动力太空船的疯狂设想

“猎户座计划”是造一艘像远洋巨轮般庞大的核动力太空船——“猎户座”，并将这艘至少可乘载40名宇航员的太空船送往火星、木星或土星。根据计划，“猎户座”太空船只需125天就能往返火星，飞船上可携带100吨设备和食品，如果换成常规的火箭推进飞船，这简直是不可能的事。在美国科学家的最初计划中，“猎户座”太空船将在1970年搭载着宇航员抵达土星。

相对于化学动力的火箭，核动力火箭的优势是相当明显的。同样重量的核燃料与化学燃料相比，释放出的能量要大数百万倍。所以核动力火箭可以获得远超化学动力火箭的动力，最终达到的速度也快得多。

有了强劲的核动力引擎，火箭载重更大，宇宙飞船不再需要精打细算减轻重量；发射场地也不用靠近低纬度以利用地球自转的作用了，可供选择的发射地点更广泛；飞行也更快，发射飞船不再需要考虑借助行星的引力而必须等待特定的日期，一年四季都可以发射。飞往火星所要花费的时间，也将从9个月缩短到2个月。

用数千枚小型核弹作动力

不过，怎样才能把核动力用在火箭上呢？

“猎户座”飞船没有机翼和尾翼，不像航天飞机那样通过滑翔方式返回地球，而是通过降落伞降落，因而不需要复杂的气动外形和防热系统。

人类现在利用核能的方式就是裂变反应堆，这也是现在唯一可以控制核能释放的方法。于是，有人提出，在火箭上安装一个裂变反应堆，用核反应堆加热液态气体向后喷射来推动火箭前进。这种方法的问题在于必须携带许多液体推进剂，但这会增大火箭的重量。更大的问题是核反应堆本身，想想核电站规模有多大，核动力航母、核潜艇也都是庞然大物。这是因为反应堆必须能承受核反应的高温，所以要做得很大、很重。而重量可是火箭航天的最大敌人——看来，把反应堆直接搬上火箭的方法不靠谱。

于是，核弹爆炸推进的大胆方案出现了。过去利用核能的困难就是巨大能量不好控制，所以需要庞大反应堆。那么，用于火箭上干脆不要控制好了。而不需要控制的核能，正是原子弹。“猎户座”太空船的工作原理就是：让火箭携带数千枚小型核弹，当飞船需要动力时，火箭将向身后抛出原子弹并引爆，每抛下一枚核弹，火箭就被推动一次，所以动力不是连续的，而是像水母一样一下一下推进的。依靠这样不断的瞬间加速，火箭同样可以获得高速度。

为了让爆炸的辐射和高温不至于损伤火箭，这个计划还采取了一系列措施。在每个抛出去的核弹上都附加了塑料，利用它来吸收核爆产生的中子辐射。而且火箭后面安装了一个金属推进盘，目的是利用分解后的塑料转化成高热的等离子喷流，撞击火箭推进盘，从而推动太空船高速行驶；而不是以核爆炸直接冲击火箭，这样不但降低了辐射还提高了推进效率。

事实上，由于核弹爆炸产生的是瞬间推动力，这样，虽然分解的塑料喷流温度高达数千度，但与推进盘作用的时间非常短，传递到推进盘上的热量也很少。所以，即使超过了材料的熔点，在没有冷却装置情况下推进盘也不会熔化。采用这种推进方式，铝和钢都可作为推进盘的材料。还有一个问题，爆炸瞬间火箭获得的巨大加速度是人体无法承受的，所以在推进盘和火箭本身之间设置了缓冲器，储存接收到的爆炸冲量，再释放出来推动火箭。

在计划中，“猎户座”太空船将从美国内华达州杰克斯平地核测试地点被发射升空。这个太空船将有60层楼高，外型有点像颗子弹头。“猎户座”火箭的起飞重量达1万吨，与化学火箭不同，由于“猎户座”燃料重量小，所以可以运载更多的货物和人员。这1万吨中的有效载荷可达数千吨，“猎户座”太空船比普通飞船宽大得多，150名宇航员可舒适地在太空船上居住。不过“猎户座”的着陆是个问题，初步设想是抵达目的地行星后，太空船留在行星轨道上，用其携带的一架航天飞机在行星与轨道之间运送人员。

“猎户座计划”的夭折

1958年，“猎户座计划”诞生于美国圣迭戈的通用原子能公司，当计划取得一定进展之后，美国国防部立刻成立了高级研究计划署（DARPA）并为“猎户座计划”投入100万美元经费。这时，美国民用航天计划已全部改由美国国家航空航天局（NASA）负责，军用的则交给了空军。由于美国百姓对核计划从来没有好感，受公众影响，NASA也尽量在航天计划中保持无核化，于是没有支持“猎户座计划”。而“猎户座计划”在军事上的潜力也不明显，所以空军也不感兴趣。因此DARPA暂时保留了“猎户座计划”，而没有交给NASA或者空军。

1959年，DARPA决定不再以国家安全为由支持“猎户座计划”。面对危机，“猎户座”工作者只好“强行推销”，先是争取到空军的支持，条件是要开发“猎户座计划”的军事价值；然后，向NASA负责人的“推销”也奏效了，毕竟核动力优势明显。

但到了1963年，禁止大气核试验条约给了“猎户座计划”致命一击。尽管“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——它依赖原子弹爆炸做动力，当它飞出大气层时，必将释放出核辐射尘污染地球环境。由于对大气的核污染是难以回避的，同时阿波罗登月计划的展开也吸引了人们的眼球以及NASA的经费，所以“猎户座计划”失去了NASA的资助。随后，空军也停止了经费支持，最终这个计划无声无息地夭折了。

虽然，由于种种原因“猎户座计划”被搁浅了，但它的技术完全可以实现，核动力仍是有前途的火箭动力。相对于裂变能源，一个更好的替代方案是使用核聚变，这样就不存在裂变反应的污染问题。为此英国星际学会提出利用核聚变原理的“代达罗斯计划”，这个方案是产生核聚变“微爆”，向后喷射出等离子体，从而推动飞行器前进，这种方法比“猎户座”火箭更高效。

“代达罗斯”火箭的尺寸比“猎户座”火箭大许多，但基本结构是相同的，它实际上就是一个“聚变放大版”的“猎户座”火箭。核聚变能源利用的最大问题是控制，不过在火箭上这都不是问题了，因为根本不需要控制，核燃料不断爆炸，波浪式的推进。而建造这种核动力火箭的必需技术，其实早在30年前就已具备了。

核动力是人类目前掌握的最强大能源，相信在未来，“猎户座计划”的继承者总有一天会载着人类，自由来往于太阳系中。