核动力宇宙飞船的原理是什么
核动力宇宙飞船的原理是什么?
现在和平利用核能,是利用铀、钍、钚这类重原子核,在吸收一个中子后产生分裂现象,分裂时又能放出一个以上的中子,以维持裂变的继续进行,称为链式反应。分裂后总的质量是减少的,这部分损失的质量转化成能量。控制中子的数量,就能控制核裂变的速度,即控制放出的能量。所以这种核能的释放是可控的。原子弹也是核能的释放,但是不可控制的,瞬间即完成。 另一种方式是得用轻的原子核,如重氢、氦-3等轻原子核,在高温、高压下聚合成较重的原子核,放出比重核裂变要多得多的能量,如太阳上进行的聚核反应。氢弹也是人工核聚变的应用方式,但是是不可控制的,只能瞬间进行。目前人类正在联合攻关可控制的核聚变反应,以期彻底解决地球上的能源问题。
核动力飞船对于核动力的利用方式有3种:
第一种方法:太空没有水或者空气这种介质,不能采用螺旋桨而必须利用喷气的方式。反应堆中核子的裂变或者聚变产生大量热能,我们将推进剂(如液态氢)注入,推进剂会受热迅速膨胀,然后从发动机尾部高速喷出,产生推力。这种方法目前最容易利用。
第二种方法:核反应堆会产生很多高速移动的离子,
这些高能粒子移动速度非常快,从而可以使用磁场来控制它们的喷射方向。这和离子火箭的原理相似,从火箭尾部喷射出高速移动的离子,从而使火箭产生反冲运动。这种方法的优点是推动比异常大,无需携带任何介质,持续性强。
第三种方法:利用核爆炸。是一个大胆而疯狂的方式,不再是利用受控的核反应,而是利用核爆炸来推动飞船,这已经不是一种发动机了,它被称为核脉冲火箭。这种飞船将携带大量的低当量原子弹,一颗颗地抛在身后,然后引爆,飞船后面安装一个推进盘,吸收爆炸的冲击波推动飞船前进。这个在1955年被以猎户座计划(Project
Orion)命名的项目,最初计划携带2千颗原子弹,利用它把宇航员于1965年送往火星,1970年送到土星。船上可以装载150人,以及数千吨的载重,使得他们生活相对很舒适。猎户座计划后来胎死腹中的原因之一,在1963年美苏签定禁止大气层核试验条约之后,猎户座计划研究于1965年终止。
当然,现在所有的项目都仅限于理论阶段,连美国都无法制造出核动力的火箭发动机