要造星际战斗机?美国研发核动力推进航天器

2021-04-24 13:17 来源:环球军事时报 原文链接:点击获取

据美国《福布斯》网站2021年4月22日报道,上周,美国国防高级研究计划局(DARPA)宣布,其已经挑选了三家公司来设计一个带有核动力推进系统的航天器演示装置,该系统将使轨道航天器能够“快速机动”。

美国国防部高级研究计划局称,这个名为“敏捷地月行动演示验证火箭”项目(DRACO)的第一阶段工作重点是核热推进系统(NTP)。准确的说,它可以让美国卫星更好地监测在月球附近或地球周围运行的其他航天器。

但是,随着来自美国对手的地面和天基反卫星威胁的不断增加,DRACO航天器能成为星际战斗机发展的第一步吗?

【DARPA的DRACO计划旨在为未来的轨道航天器开发核推进系统】

文章称,在本周的国会听证会上,美国太空司令部司令詹姆斯·迪金森将军指责中国正在积极寻求“通过太空和太空攻击系统获得太空优势”。

中国也在为航天器研制核热推进系统。尽管美国和中国的相关工作的开展都还处于起步阶段,但中美之间的竞争很可能指向了一种历史上曾经发生过的模式。

由核热推进系统(NTP)驱动的轨道航天器可以克服现有推进系统的限制。化学推进系统提供了高推重比,但是却具有较差的推进剂效率,因此燃料消耗会很大。而电力推进系统却提供了较低的燃料消耗,但推重比差。美国国防部高级研究计划局(DARPA)正在开发的NTP推进系统则可以同时实现高推重比和低燃料消耗这两种需求。

【两个NERVA火箭运载器核引擎应用航天器概念图】

美国国防部高级研究计划局DRACO项目经理内森·格雷尼尔(Nathan Grenier)少校说,为航天器演示装置提供动力的NTP推进系统是一种独特的反应堆,冷氢推进剂由反应堆直接加热,然后通过喷嘴排出以产生推力。格雷尼尔解释说:“这种结构不同于传统的地面动力反应堆,传统的地面动力反应堆通过将工作流体(如水)不断循环,以获取热量,从而转动涡轮并产生电力。以NTP推进系统驱动的航天器将与深空任务有关,如美国宇航局(NASA)开展的将人类送往火星的任务。

此外,核推进系统还可以大大缩短改变卫星位置和轨道的时间,目前实施这一过程有时需要数周。

美国国防部高级研究计划局(DARPA)声称:“DRACO计划是国防部重点发展项目,并指出快速机动是美国国防部(DoD)行动的核心原则。DRACO航天器将使地月空间具有更大的灵活性。”

快速机动和更大的灵活性到底意味着什么呢?文章分析称,除了坚称DRACO航天器不专注于任何具体的任务之外,格雷尼尔少校还说:“NTP推进系统提供的是比现代化学推进系统高得多的比冲量,其推重比远远高于现有的化学推进系统。这种高比冲和高推重比的独特组合使NTP推进系统能够快速执行大型机动,从而实现远距离快速运输。”

文章解释说,大型机动意味着一个航天器在给定的推进剂量下“能够进行更大的速度变化,即它能够有更大的加速度达到给定的最高速度,也可能有更高的速度上限。

一个轨道航天器可以比现在的宇宙飞船拥有更大的加速度,这就产生了许多逻辑上的可能性。而远距离快速移动航天器(卫星)可能是一种有效的防御策略,使其远离危险。

战略与国际研究中心航空航天安全项目的副主任和研究员凯特琳·约翰逊说:“这是一个合理的评估,如果某些卫星受到干扰,核推进系统可以用来重新搬移卫星。如果你看一下NTP推进系统的反应速度,你可以用它来快速避开有针对性的反卫星武器。”战略与国际研究中心最近发表了一份关于潜在核动力航天器(卫星)防御的报告。

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由于其具有更高的效率,核推进系统还可以使卫星更频繁地移动,潜在地消除了上述一些威胁。”凯特琳·约翰逊说:“如果你选择机动,你可能不会像我们今天的卫星那样浪费如此多燃料。”

文章还指出,核能对防御/进攻系统同样有用。地球上的核电站越来越多地与武器化激光器配对使用,特别是美国海军驱逐舰上增加的光学眩目拦截器(ODIN)系统。

文章称,NTP系统可能会随着时间的推移而不断增加功率,从而有助于增加部署更多的类ODIN系统。

文章最后指出,显然,我们离星际战斗机还有很长的路要走。如果DARPA的DRACO计划取得成果,那么核热推进系统就是最关键的部分。

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