採用核熱推進航天器概念圖。資料圖片
在電影《星際探索》中，人類打算在海王星建設基地，以支持尋找太陽系外宇宙生命蹤跡的活動。然而，海王星距離地球約45億千米。如此遙遠的距離，無論是對航天員，還是對航天器，都是一項艱巨的考驗。從電影回歸現實，時至今日，人類登陸月球都如此艱難，更別説載人登陸比月球更遙遠的火星，甚至海王星了。
要實現星球間如此遠距離的航行，必須“輕”裝“疾”進：一是要盡可能快，二是攜帶的燃料要盡量少。使用化學火箭攜帶成千上萬噸燃料來實現這種“跋涉”顯然是不現實的。因此，只能借助於體積更小、動力更強、壽命更長、環境適應性更強的推進方式——空間核推進。
空間核推進，主要分為核熱推進和核電推進兩種。
核熱推進，是利用核反應産生的熱能把推進劑加熱到一定的溫度後，讓高溫高壓的推進劑從噴管高速噴出，進而産生推力的裝置。核熱推進具有推力大、比衝高、可多次啟動等特點。與化學推進相比，核熱推進可採用氫、甲烷等原子量小的氣體作為推進劑，如此既可以獲得較高的出口速度，又不必擔心氧化劑燃燒劑意外相遇引發燃燒的問題。公開資料表明，採用氫氣作為推進劑的核熱推進，比衝可達1000秒（化學火箭的比衝一般小於500秒），速度增量超過22千米每秒，高於第三宇宙速度。早在20世紀50年代，美國就開始研發以大型洲際彈道導彈為推進對象的核火箭發動機。然而由於種種原因，計劃被迫終止。不過，據外媒報道，目前，NASA正開展一項名為“功率調整演示火星引擎”的核熱推進系統的研究，希望在本世紀30年代執行可能的火星貨運任務時進行飛行測試。
核電推進，是利用核電源産生的電能將推進工質（如氙）電離成等離子體狀態，隨後在電場或磁場的作用下，等離子體被加速並從噴管噴出，進而産生推力的裝置。核電推進將核能的高能量密度與電推進的高比衝（可達10000秒）相結合，被認為是未來執行深空探測任務的優選方案。蘇聯於20世紀60年代開始研發核電推進，其中最成功的是霍爾發動機。該發動機係蘇聯首創，於20世紀70年代末期成為一種定型的核電火箭發動機。
除通過核裂變反應産生能量外，英國一家企業正在研發基於聚變反應的、功率為兆瓦級的發動機。據介紹，使用這種發動機“能將前往火星的旅程縮短一半——大約3個月而不是6個月——並允許在太陽系外執行任務”。
“繁星是宇宙的眼淚，閃爍着希望與夢想的光芒，等着我們去探索。”空間核推進技術的發展，或將助力人類實現這一夢想。
或許在未來某一天，人類真的可以實現《星際穿越》中“腦洞大開”的情節：飛離地球，飛出太陽系，離開燦爛的星河，去窺見未知星球的雄偉與神秘。（梁東興 湯志成 作者單位：武昌理工學院）
