比拚誰更快到火星，俄羅斯等離子火箭引擎 30 天就到

世界上最有錢與權力人，都把目標放在火星，但目前最大的阻礙之一是站上火星土地之前，人類可能熬不過長達半年到九個月的太空飛行。最近俄羅斯媒體揭露，俄羅斯國有原子能公司已經成功研發一種超高速引擎的實驗室原型，可以在最快 30 天就到達火星。

多數火箭引擎，液氫燃料和液態氧氧化劑被泵入燃燒室點燃，產生熱廢氣推動火箭。俄羅斯原子能公司特羅伊茨克科學研究所目前在研發的是等離子電火箭，與傳統化學火箭不同，不會燃燒燃料來產生推力，而是使用兩個電極的電力推進系統獲得定向動力，當帶電粒子在電極之間移動並施加高電壓時，電流會產生磁場，將粒子推出引擎。

傳統火箭由於燃燒的限制只能達秒速 4.5 公里，但等離子火箭利用電磁場加速帶電粒子，主要是氫離子，可加速到秒速 100 公里極限。俄羅斯原子能公司表示，引擎以脈衝週期模式運行，平均輸出功率達 300kW，能將太空船加速到比傳統引擎高太多。

火箭發射時還是以傳統化學推進，到達軌道後就切換成電力推動。科學家表示，傳統化學推動是開始速度爆發後就會停止，但等離子引擎可持續推力，使太空船穩步加速，這持續加速可使太空船 30~60 天內到達火星，大大減少太空人旅途受暴露的宇宙輻射和心理壓力。

引擎關鍵創新是用氫為主要推進劑，氫優點是質量輕且儲量豐富、高效加速、產生熱量更低。俄羅斯原子能公司的科學家已經建造等離子發動機的實驗室原型，並打造一個大型實驗台來測試原型機，實驗台配備一個長 14 公尺、直徑 4 公尺的真空室，模擬外太空的測試條件。據稱引擎使用壽命為 2,400 小時，100 天時間，足以完成火星之旅。

如果成功，這項創新將為更快執行火星任務，除了載人工具，還可當作太空拖船，以更快速度在行星軌道間運輸貨物，開啟深空探索時代，甚至在人類有生之年到達外太陽系打開大門。但它還處於研發的早期階段，可能還需要幾年時間才能用於載人火星任務。俄羅斯科學家目標是 2030 年推出火箭模型。

美國核熱火箭引擎無限期延期

不只俄羅斯在研發更快的火箭，以傳統化學或太陽能推進系統無法實現的持續時間和速度的太空旅行，也是美國和中國的共同目標。2023 年美國太空總署宣布與國防高級研究計畫局 (DARPA) 合作，在太空中展示核熱火箭引擎，有望實現傳統化學火箭的三倍推進效率，把前往火星的旅程時間縮短一半。原本預計 2027 年可以進行太空測試，但礙於資源限制，今年初宣布沒有時間表。

(首圖來源：ESA)