小型航天器的核推进发展

作者：王韵壹、李英、熊慧卿

美国国防创新部 (DIU)向超安全核能公司（Ultra Safe Nuclear）和雪崩能源公司（Avalanche Energy）两家公司分别授予了合同，以发展“先进核动力推进和动力”(NAPP) 项目。

该项目将在轨道上演示两种不同形式的航天器核推进系统原型机——紧凑型聚变系统和下一代放射性同位素系统，预计于2027年启动原型机轨道演示。

DIU 认为，核推进是在地月空间随意机动、并为让航天器可使用高功率有效载荷的一种更好的方式。美国国防预研局（DARPA）和美国国家航空航天局（NASA）正在为更大的航天器开发基于核裂变的推进器，DIU目前则专注于研发高度机动的小型航天器的核动力推进系统。

超安全核公司——放射性同位素电池

超安全核公司计划展示一种可充电的封装核放射性同位素电池EmberCore，用于太空推进和动力。通常，放射性同位素电池利用放射性同位素衰变产生的能量产生热量，然后用于发电。EmberCore 由一系列商用惰性同位素的余烬制成，这些同位素在核反应堆中带有中子。当EmberCore动力电池与电推进技术相结合时，提供的速度可达到化学燃料火箭的20倍。

DIU表示：与钚系统相比，这种新一代放射性同位素系统的功率水平将提高10倍，并且仅用几公斤燃料就能提供100多万千瓦时的能量。

雪崩能源公司——聚变反应堆

雪崩能源公司正在开发一种新型聚变反应堆，聚变反应堆通过聚变两个或多个原子核产生热量。核聚变发电厂已经在地球上进行了尝试，但尚没有一个能够产生比消耗的更多的能量。雪崩能源公司已签约展示其“轨道盘”装置（Orbitron）。该设备使用“静电场通过磁控管电子限制方案捕获聚变离子，以克服电荷密度限制”。

雪崩能源公司表示“由此产生的聚变燃烧产生的高能粒子可以产生热量或电力，从而为高效推进系统提供动力。与其他聚变概念相比，‘轨道盘’装置在空间应用方面很有前景，因为其尺寸可以缩小，可以同时用作推进器和动力源。”

核推进被认为比传统的化学推进系统更有效，并且可能比电推进系统更强大。DIU表示，未来的任务将需要更多的机动性和电力来扩展航天器的能力，包括允许轨道变化、控制或促进脱轨的方法、轨道之间的材料转移和太阳阴影操作等。

核能还可以让航天器“在地月空间进行战术机动”，而不是像现在那样必须定量配给燃料和限制机动。美国空军少校、DIU的NAPP项目经理瑞安·威德表示，先进的核技术将提供更出色的速度、功率和响应能力，以保持在太空中的作战优势。

核推进被视为在地月轨道操纵航天器的更好方式。