利用氣凝膠承載鈾也許能研發出新一代太空引擎

作者 | 發布日期 2023 年 02 月 25 日 0:00 | 分類 材料、設備 , 航太科技 line share follow us in feedly line share
利用氣凝膠承載鈾也許能研發出新一代太空引擎


太空行進方式,除了光帆及化學燃料,科學家也在積極尋找其他辦法,如核動力火箭引擎。

光帆壽命雖長,但馬力不足;一般化學燃料引擎剛好相反,馬力夠大,但壽命很短。近期美國太空總署先進概念研究機構(NASA′s Institute of Advanced Concepts,NIAC)已向名為正子動力的公司提供資金,開發「核分裂碎片火箭引擎」(nuclear fission fragment rocket engine,FFRE),可在化學引擎馬力及光帆壽命間取得平衡。

FFRE本身不是新概念,基本上利用與地球核電廠大致相同的核分裂技術,不僅能發電,也可產生推力,自然優點就有高比衝和極高功率密度,不過要正常使用還需克服巨大技術障礙,如需要複雜的電漿懸浮形式,正子動力公司寄望兩種程序合作完成需求。

第一道程序是將核分裂材料放進超輕氣凝膠(aerogel),氣凝膠是極度輕盈的材料,在其中嵌入核分裂的燃料顆粒,將使燃料固定在一起,又能讓整體結構夠輕而能送入軌道。但是氣凝膠本身的結構並不能在它們分裂時容納核分裂碎片,要做到這點還需第二道程序:超導磁鐵。超導磁鐵通常用於實驗核融合反應,使其容納加熱後核融合物質,否則會破壞任何正常材料。FFRE加入超導磁鐵可將核分裂碎片引至同個方向並有效轉為推力,此外還不容易讓碎片破壞引擎其他部位。

截至目前都只是理論,但NIAC目的正是如此,替初期開發提供資源及降低風險,或許有朝一日,FFRE能達成許多火箭科學家夢寐以求的速度及燃料效率。

(本文由 台北天文館 授權轉載;首圖來源:Flickr/Sascha Pohflepp CC BY 2.0)