從地球升空的火箭在可預(yù)見(jiàn)的未來(lái)將依賴(lài)化學(xué)燃料。然而，一旦進(jìn)入軌道，核引擎可以接管并提供推進(jìn)力，為航天器在太空中的飛行加速。

“對(duì)于需要高電力輸出的太空任務(wù)，如人類(lèi)火星任務(wù)或太空渡輪，基于裂變反應(yīng)堆的動(dòng)力系統(tǒng)可以是一個(gè)非常有競(jìng)爭(zhēng)力的選擇，”北京航天器系統(tǒng)工程研究所的杜輝說(shuō)，他引用了中國(guó)空間技術(shù)研究院2015年的一項(xiàng)研究。該研究發(fā)現(xiàn)，如果沒(méi)有太空核反應(yīng)堆，人類(lèi)火星任務(wù)是不可行的。

放射性同位素?zé)犭姲l(fā)電機(jī)（RTGs）在遠(yuǎn)離太陽(yáng)的幾十年里為旅行者號(hào)航天器提供了動(dòng)力。在討論中，專(zhuān)家們強(qiáng)調(diào)了RTGs在艱難的太空低溫條件下為未來(lái)航天器的機(jī)載系統(tǒng)長(zhǎng)期供熱和供電的潛力，并且無(wú)需對(duì)其進(jìn)行任何維護(hù)。

美國(guó)國(guó)家航空航天局（NASA）前首席項(xiàng)目工程師William Emrich說(shuō)：“幾乎可以肯定的是，未來(lái)的載人星際任務(wù)需要性能水平大大超過(guò)今天最好的化學(xué)發(fā)動(dòng)機(jī)的推進(jìn)系統(tǒng)。核熱推進(jìn)（NTP）是一個(gè)可以用于太空旅行的可靠選擇?！?/p>

在核熱推進(jìn)中，一個(gè)核裂變反應(yīng)堆加熱液體推進(jìn)劑，如氫氣。熱量將液體轉(zhuǎn)化為氣體，通過(guò)一個(gè)噴嘴膨脹，提供推力，推動(dòng)航天器。核熱推進(jìn)的優(yōu)點(diǎn)在于使人類(lèi)可以向太空運(yùn)送更少的燃料，核熱推進(jìn)引擎也會(huì)縮短旅行時(shí)間。與傳統(tǒng)的化學(xué)火箭相比，核熱推進(jìn)的這些優(yōu)點(diǎn)可以將前往火星的時(shí)間縮短25%。此外，縮短在太空中的時(shí)間還可以減少宇航員對(duì)宇宙輻射的暴露。

另一方面，核電推進(jìn)（NEP）也是一種選擇，其通過(guò)將核反應(yīng)堆的熱能轉(zhuǎn)換為電能提供推力，消除了相關(guān)的核電需求和在機(jī)上儲(chǔ)存推進(jìn)劑的限制。在核電推進(jìn)中，推力較小，但持續(xù)不斷，燃料效率遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)的化學(xué)火箭，因此速度更高，到火星的運(yùn)輸時(shí)間可能會(huì)縮短60%以上。

艾德·阿斯特拉火箭公司（Ad Astra Rocket Company）正在開(kāi)發(fā)的一個(gè)核電推進(jìn)系統(tǒng)，即可變比沖磁等離子體火箭（VASIMR），是一種等離子體火箭，其中電場(chǎng)加熱并加速推進(jìn)劑，形成等離子體，當(dāng)?shù)入x子體從發(fā)動(dòng)機(jī)中噴出時(shí)，磁場(chǎng)將其引導(dǎo)至適當(dāng)?shù)姆较?，為航天器產(chǎn)生推力。與傳統(tǒng)的核電推進(jìn)不同，可變比沖磁等離子體火箭的設(shè)計(jì)將能夠處理大量的動(dòng)力，同時(shí)保留電火箭特有的高燃料效率。

艾德·阿斯特拉火箭公司首席執(zhí)行官Franklin Chang Díaz說(shuō)：“從短期來(lái)看，我們?cè)O(shè)想可變比沖磁等離子體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)支持廣泛的高功率應(yīng)用，從近月空間的太陽(yáng)能電力到星際空間的核電。從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，可變比沖磁等離子體火箭可能是未來(lái)仍處于概念階段的聚變火箭的先驅(qū)?！?/p>

聚變火箭，如普林斯頓等離子體物理實(shí)驗(yàn)室正在開(kāi)發(fā)的普林斯頓反轉(zhuǎn)場(chǎng)裝置反應(yīng)堆（Princeton Field Reversed Configuration reactor）概念，將具有產(chǎn)生直接聚變驅(qū)動(dòng)（DFD）的優(yōu)勢(shì)——直接將聚變反應(yīng)中產(chǎn)生的帶電粒子的能量轉(zhuǎn)換為航天器的推進(jìn)力。

普林斯頓衛(wèi)星系統(tǒng)公司（Princeton Satellite Systems）副總裁Stephanie Thomas說(shuō)：“直接聚變驅(qū)動(dòng)可以產(chǎn)生比其他系統(tǒng)高幾個(gè)數(shù)量級(jí)的特定功率，減少旅行時(shí)間，增加有效載荷，從而使我們能夠更快地到達(dá)深空目的地?！贝送?，她還討論了可能由直接聚變驅(qū)動(dòng)供電的進(jìn)入近恒星空間的任務(wù)、人類(lèi)火星任務(wù)和月球基地表面動(dòng)力。她還解釋說(shuō)，直接聚變驅(qū)動(dòng)會(huì)具有體積小和對(duì)燃料需求少的優(yōu)勢(shì)——幾公斤就可以為一個(gè)航天器提供十年的動(dòng)力。

Stephanie Thomas還說(shuō)：“未來(lái)基于核的推力解決方案，如直接聚變驅(qū)動(dòng)，也可能同時(shí)提供電力。我們的研究表明，直接驅(qū)動(dòng)核聚變動(dòng)力火箭發(fā)動(dòng)機(jī)可以從一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生電力和推進(jìn)力，性能最佳?！?/p>

核反應(yīng)堆也可用于為宇航員提供可靠的表面動(dòng)力來(lái)源，用于長(zhǎng)期探索任務(wù)，也可能用于幫助人類(lèi)在其他行星體上持續(xù)存在，為其提供幾十年的電力而不需要補(bǔ)充燃料。裂變表面動(dòng)力反應(yīng)堆的設(shè)計(jì)是微型反應(yīng)堆，可在一至數(shù)十年期間提供幾十千瓦的電力。當(dāng)前的重點(diǎn)是使用低濃縮鈾燃料或高測(cè)定的低濃鈾燃料。

美國(guó)國(guó)家航空航天局空間核技術(shù)組合經(jīng)理Anthony Calomino說(shuō)：“美國(guó)國(guó)家航空航天局的優(yōu)先重點(diǎn)仍然是設(shè)計(jì)、建造和演示一個(gè)低濃鈾裂變表面動(dòng)力系統(tǒng)，該系統(tǒng)在月球表面計(jì)劃以及我們最終的人類(lèi)火星任務(wù)中具有廣泛的應(yīng)用。該系統(tǒng)可擴(kuò)展到100千瓦以上的功率水平，并有可能推動(dòng)核電推進(jìn)系統(tǒng)的需求?！?/p>

通用原子全球公司（General Atomics Global Corporation）首席執(zhí)行官Vivek Lall說(shuō)：“使用核裂變反應(yīng)堆，進(jìn)行連續(xù)多年的連鎖反應(yīng)，對(duì)于太空推進(jìn)和地球外地面動(dòng)力來(lái)說(shuō)都是不可避免的?！?/p>

“原子用于太空：用于太空探索的核系統(tǒng)”網(wǎng)絡(luò)研討會(huì)于今年年初舉行，為期兩天，來(lái)自六十六個(gè)國(guó)家的五百多人參加了本次研討會(huì)。