國際原子能機構專家組稱，核技術將為未來的太空任務提供動力

從地球升空的火箭在可預見的未來將依賴化學燃料。然而，一旦進入軌道，核引擎可以接管并提供推進力，為航天器在太空中的飛行加速。

“對于需要高電力輸出的太空任務，如人類火星任務或太空渡輪，基于裂變反應堆的動力系統可以是一個非常有競爭力的選擇，”北京航天器系統工程研究所的杜輝說，他引用了中國空間技術研究院2015年的一項研究。該研究發現，如果沒有太空核反應堆，人類火星任務是不可行的。

放射性同位素熱電發電機（RTGs）在遠離太陽的幾十年里為旅行者號航天器提供了動力。在討論中，專家們強調了RTGs在艱難的太空低溫條件下為未來航天器的機載系統長期供熱和供電的潛力，并且無需對其進行任何維護。

美國國家航空航天局（NASA）前首席項目工程師William Emrich說：“幾乎可以肯定的是，未來的載人星際任務需要性能水平大大超過今天最好的化學發動機的推進系統。核熱推進（NTP）是一個可以用于太空旅行的可靠選擇。”

在核熱推進中，一個核裂變反應堆加熱液體推進劑，如氫氣。熱量將液體轉化為氣體，通過一個噴嘴膨脹，提供推力，推動航天器。核熱推進的優點在于使人類可以向太空運送更少的燃料，核熱推進引擎也會縮短旅行時間。與傳統的化學火箭相比，核熱推進的這些優點可以將前往火星的時間縮短25%。此外，縮短在太空中的時間還可以減少宇航員對宇宙輻射的暴露。

另一方面，核電推進（NEP）也是一種選擇，其通過將核反應堆的熱能轉換為電能提供推力，消除了相關的核電需求和在機上儲存推進劑的限制。在核電推進中，推力較小，但持續不斷，燃料效率遠高于傳統的化學火箭，因此速度更高，到火星的運輸時間可能會縮短60%以上。

艾德·阿斯特拉火箭公司（Ad Astra Rocket Company）正在開發的一個核電推進系統，即可變比沖磁等離子體火箭（VASIMR），是一種等離子體火箭，其中電場加熱并加速推進劑，形成等離子體，當等離子體從發動機中噴出時，磁場將其引導至適當的方向，為航天器產生推力。與傳統的核電推進不同，可變比沖磁等離子體火箭的設計將能夠處理大量的動力，同時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行官Franklin Chang Díaz說：“從短期來看，我們設想可變比沖磁等離子體火箭發動機支持廣泛的高功率應用，從近月空間的太陽能電力到星際空間的核電。從長遠來看，可變比沖磁等離子體火箭可能是未來仍處于概念階段的聚變火箭的先驅。”

聚變火箭，如普林斯頓等離子體物理實驗室正在開發的普林斯頓反轉場裝置反應堆（Princeton Field Reversed Configuration reactor）概念，將具有產生直接聚變驅動（DFD）的優勢——直接將聚變反應中產生的帶電粒子的能量轉換為航天器的推進力。

普林斯頓衛星系統公司（Princeton Satellite Systems）副總裁Stephanie Thomas說：“直接聚變驅動可以產生比其他系統高幾個數量級的特定功率，減少旅行時間，增加有效載荷，從而使我們能夠更快地到達深空目的地。”此外，她還討論了可能由直接聚變驅動供電的進入近恒星空間的任務、人類火星任務和月球基地表面動力。她還解釋說，直接聚變驅動會具有體積小和對燃料需求少的優勢——幾公斤就可以為一個航天器提供十年的動力。

Stephanie Thomas還說：“未來基于核的推力解決方案，如直接聚變驅動，也可能同時提供電力。我們的研究表明，直接驅動核聚變動力火箭發動機可以從一個發動機產生電力和推進力，性能最佳。”

核反應堆也可用于為宇航員提供可靠的表面動力來源，用于長期探索任務，也可能用于幫助人類在其他行星體上持續存在，為其提供幾十年的電力而不需要補充燃料。裂變表面動力反應堆的設計是微型反應堆，可在一至數十年期間提供幾十千瓦的電力。當前的重點是使用低濃縮鈾燃料或高測定的低濃鈾燃料。

美國國家航空航天局空間核技術組合經理Anthony Calomino說：“美國國家航空航天局的優先重點仍然是設計、建造和演示一個低濃鈾裂變表面動力系統，該系統在月球表面計劃以及我們最終的人類火星任務中具有廣泛的應用。該系統可擴展到100千瓦以上的功率水平，并有可能推動核電推進系統的需求。”

通用原子全球公司（General Atomics Global Corporation）首席執行官Vivek Lall說：“使用核裂變反應堆，進行連續多年的連鎖反應，對于太空推進和地球外地面動力來說都是不可避免的。”

“原子用于太空：用于太空探索的核系統”網絡研討會于今年年初舉行，為期兩天，來自六十六個國家的五百多人參加了本次研討會。