核能火箭發明
㈠ 為什麼沒有核能火箭
因為火箭一般是靠氫氣燃燒獲得動力,較為潔凈,燃燒效率高。現在已在研製氫聚變的動力,就像是太陽燃燒的原理。
核裂變危險較大,且不易控制。因而在發射火箭時不作考慮。
目前已經開始研製核能火箭了。
核火箭的發動機利用核反應或放射性物質衰變釋放出的能量加熱工作介質,工作介質通過噴管高速排出,產生推力,使宇宙飛船高速飛行。
核火箭的設想
核火箭的設想最早由美國核科學家烏拉姆提出,利用核聚變使一顆顆小型氫彈在飛船尾部相繼爆炸而產生推力。若每顆原子彈的爆炸當量為1000噸TNT,估計爆炸50顆原子彈後飛船速度可達12千米/秒。20世紀50年代末,美國核科學家泰勒提出了類似的「獵戶座」計劃,每顆原子彈的爆炸當量為2000噸TNT(在大氣層外),爆炸50顆後飛船的最大速度可達70千米/秒。
核火箭的原理
核火箭的發動機利用核反應或放射性物質衰變釋放出的能量加熱工作介質,工作介質通過噴管高速排出,產生推力,使宇宙飛船高速飛行。根據核能釋放方式的不同,核火箭可分為放射性同位素衰變型、核裂變型和核聚變型三種。所謂核裂變是在一定條件下,原子核發生分裂,同時釋放出大量的能量。所謂核聚變是在一定條件下,較輕的原子核會聚合成新的較重的原子核,同時釋放出大量的能量。
1968年,曾參加過「獵戶座」計劃的科學家戴森首次提出利用核聚變推進的恆星際航行方案,飛船總質量為3000萬噸,攜帶3000萬顆氫彈。經過連續脈沖爆炸可在10年內將飛船加速到300千米/秒。
1970年,美國內華達大學溫特伯格提出了用高能電子束引發核聚變。他設計的發動機每次核聚變可釋放出約100億焦的能量,可實現 300千米/秒的高速航行。
核火箭的研製
目前,美國科學家詹姆斯·鮑威爾和喬治·梅茲宣稱。在10年內將開發出用於未來宇宙航行的探險飛船用的核發動機。美國馬歇爾太空飛行中心太空運輸研究室負責人約翰·科爾認為有許多美國科學家對核火箭的研製饒有興趣。核火箭無疑是未來飛行器的發展方向,也是解決宇宙航行動力問題的發展方向之一。
顯然,核火箭存在著很大的隱患。特別是核輻射對航天員健康可能造成威脅。因為核火箭飛船內的輻射量相當於航天員每天要做8次X線胸部透視,較長時間的作用會對航天員的身體造成嚴重的傷害。航天員返回地面後,肌肉量一般會減少30%,骨密度會下降。
高效核燃料鎇的出現,催生了宇宙航行的一種最新方案。由於鎇產生裂變反應的臨界狀態的質量只需鈾和鈈的1%。因此其裂變極易發生,而且一經發生就會持續下去,這樣就可以大大減少宇宙飛船需要攜帶的燃料,也就可以縮短宇宙飛行的時間。以從地球飛往火星為例。使用核子動力火箭飛行時間只需2個星期,而用化學燃料火箭飛行時間至少需要6-10個月。這種核火箭有望於2020年前後研製成功。
㈡ 火箭是用核能做燃料嘛
不是,還沒有核燃料火箭
一般用 液態氫 之類的燃料
㈢ 為什麼核能源不能用於飛行器(火箭、航天飛船、戰斗機之類的)的動力能源
早在20世紀初,得知居里夫婦提煉出放射性元素鐳之後,俄國航天之父齊奧爾科夫斯基就預言:「一噸重的火
核動力火箭模型
箭只要用一小撮鐳,就足以掙斷與太陽系的一切引力聯系。」 [1]
據國外媒體報道,太空旅行對人類而言依然是遙不可及的領域,需要很長的時間進行空間飛行,並且還需要大量的燃料來驅動飛船,但是科學家提出了一種「短途」空間旅行方案:只需要30天就能完成一次火星之旅。如何實現持續時間較短的太空旅行是一個令人興奮的研究課題,比如可以使用核聚變火箭技術可以產生強大的能量供應,不僅可以用於驅動飛船前進和減速,還可以供應飛船上的電力消耗等,完成一次火星之旅僅僅需要一個月的時間。 [2]
化學能火箭是目前使用非常廣泛的入軌運載工具,比如使用氫氧機產生較大的推力,推動火箭升空,長征五
核動力火箭
號火箭上就將使用50噸級的YF-77氫氧機,已經完成了500秒長程試驗。這種能量推進方式較為成熟,配合更大推力的液氧煤油發動機可完成近地軌道大部分的運載任務,但是化學火箭質量太大,以土星五號為例,起飛質量達到3000噸左右,與一艘現代護衛艦噸位相當,也只有這一級別的火箭才能勝任登月任務。由此看來,在不遠將來有望實現的要數核動力火箭,目前多家科研機構正在研發太空核聚變技術,只需要短時間的工作就能獲得強大的能量,並使飛船以高速進行飛行。
科學家還提出了一項新型核動力飛船,通過小當量的核爆產生核脈沖推力,美國宇航局曾經研究過這種空間推進技術,但由於禁止核試條約出台後就中止了研究。類似的想法後來被代達羅斯計劃借鑒,該飛船也試圖通過巨大的核聚變裝置來驅動飛船,科學家還希望星際航行的飛船速度能達到7%的光速,該想法如果要實現,需要大量的資金投入,而且技術上還面臨許多瓶頸。
美國宇航局的創新先進概念計劃也試圖打造核動力火箭,但是它的規模要比代達羅斯計劃要小很多,科學家認為這樣的飛船是可實現的,預計今年將進行部分系統測試,通過磁場來約束等離子體行為,如果試驗獲得成功,最終將被應用到第一代星際航行的飛船上,足以滿足我們對太陽系各個角落的探索任務。 [2]
㈣ 為什麼 航天器,火箭...不用核能呢
在使用核能時,會產生極大的力,使得周圍的地面不斷震動而不穩定.在航天器專上需要極好的穩定性屬,因為:不穩定會使航天器偏離軌道,從而不能達到預定的效果,這是第一點.第二,核動力裝置需要巨大的體積,不符合航天器的空氣動力學原理模型,通俗地說,是無法在地球的大氣中很好的飛行.第三,核能是瞬間釋放的,無法控制.第四,當今的航天技術不允許.
㈤ 為什麼沒有核動力火箭
核動力火箭,
第一大攔路虎是散熱,在真空中只能採用輻射散熱,效率低下而且需要巨大的體積和重量,而散熱能力不足又嚴重的限制了核反應堆的總功率。目前的技術條件下,10Mw以上的核反應堆搬上太空就需要挑戰熱力學極限了。
第二大問題是功率密度不足。舉個栗子說,現在大推力火箭發動機上的渦輪泵(還不是發動機本身)的功率就足夠推動一艘航空母艦,而能夠推動一艘航空母艦的核反應堆有多大?實際上目前技術條件下,核反應堆的功率密度是遠遠小於火箭發動機的。或者說要產生同樣的推力,核火箭會比化學能火箭重幾百到幾千倍。也正因為如此,核火箭的推力是不足以克服地球重力的,因此在地球上是飛不起來的。只能用於在失重的地球軌道上通過慢慢加速積累速度。
第三大問題是比沖不高,一般核熱發動機的比沖大概只有800s,而煤氧發動機真空比沖可以達到360s,氫氧發動機可以達到460s。如果如果採用高比沖的電離子發動機,則最高可以達到4000s以上,但是電離子發動機本身的功率密度還遠低於核反應堆。相比之下,吸氣式發動機(如爆震發動機)的比沖可以達到1500s~4500s,作為起飛級遠比核發動機有優勢。
第四大問題是環保。現在以中國和美國的發射頻率平均一年失敗一次屬於正常水平,但如果每年從天上掉下來一個核反應堆~~~
在可預見的將來,合理的空天運輸體系其實是這樣的:
首先用電磁彈射器,將空天飛機彈射到2倍音速左右,這樣就能讓它直接啟動沖壓發動機而不需要用渦噴或渦扇發動機起飛。
第二步使用液氫燃料的沖壓發動機一直工作到20倍音速左右,並達到大氣層頂部。
第三步,高超音速的空天飛機拉起躍升,進入彈道飛行。在彈道飛行的過程中用一個小推力的火箭發動機逐步加速,直到環繞速度並入軌。如果技術成熟,這一階段可以使用核熱發動機。
這時飛行的第一個主要階段已經完成。下一個階段因為已經處於失重狀態,所以一般衛星可以使用太陽能動力和大比沖小推力的電離子發動機用於轉移軌道。
但是對宇宙飛船來說,地球附近存在兩個輻射帶,如果宇宙飛船長時間滯留在這里,宇航員會死得很快的,所以應該使用推力相對較大的核熱發動機快速進入高地球軌道,之後才能使用高比沖的電離子發動機飛往火星。
關於核聚變。目前核聚變還在實驗室階段,至少超托卡馬克這個路線已經確定能夠走通,但是到2030年地面上能夠達到實用就不錯了,太空是不敢想的。而且核聚變同樣要面對散熱這個大問題。核火箭在可預見的未來是不會出現大功率大推力的。
㈥ 核裂變能作為火箭的推進動力嗎
至少目前不能,因為核裂變是不受控制的,鏈式反應會自發的進行下去,目前商營核反應堆普遍採用普通水、石墨和較昂貴的重水作為慢化劑,為中子減速。
㈦ 火箭核能發動機的原理是什麼
利用核反應或放射性衰變釋放出熱量加熱工質(工作介質)產生推力的火箭發動機。
這種發動機的比沖高、壽命長,但技術復雜,只適用於長期工作的航天器,也可用於運載火箭的高能末級。核火箭發動機根據核反應方式的不同分為三種類型:放射性同位素衰變型、核裂變型和核聚變型。相應的發動機稱為放射性同位素火箭發動機、核裂變型火箭發動機以及熱核火箭發動機。核反應堆中的核反應物質依狀態不同分為固體堆芯和氣體堆芯。放射性同位素火箭發動機的推力較小,一般在1牛以下,比沖為250~800秒。核裂變型火箭發動機比沖較高,採用固體堆芯可達750~1200秒,採用氣體堆芯則高達 5000~10000秒。核火箭發動機由裝在推力室承壓殼體內的核反應堆、冷卻噴管、工質輸送系統和控制系統組成。在核反應堆中,核能轉變為熱能,加熱工質。核火箭發動機使用的工質都是低分子量物質,如液氫、液氦和液氨等。輸送系統將工質先送入噴管冷卻套冷卻推力室,然後進入反應堆加熱,最後通過噴管膨脹加速排出。發動機控制系統調節工質的流量和控制反應堆的功率。核火箭發動機雖然從60年代初就開始研製,但至今尚處於試驗階段,未能實用。研製中存在的主要技術問題是輻射防護、排氣污染、反應堆的控制和高效率換熱器的設計等。
㈧ 核能火箭的可行性多大
核火箭幾十來年前就已經出現概念自,並不是什麼新東西。大概有那麼幾種:
核熱火箭,用核反應堆加熱工質(例如液氫),變成氣體噴射出來。這樣的核熱火箭推力比較大,但是比沖不大。
核電火箭,用核能發電,然後用電離子發動機推動火箭。這樣的核火箭比沖大,但是推力小。
以上兩種火箭都是目前的技術能夠達到的選項,只要有錢,有需求,隨時可以做出來。但是它們都有一個統一的弱點,那就是推力比它們的重量小太多,所以根本不可能從地球上飛起來。不過這種火箭可以用於航天器的軌道轉移,在失重狀態下很小的推力通過長時間的積累逐步達到很快的速度。
㈨ 火箭飛行可以用核能嗎
火箭這個東西對於現在的各個國家來說,還是個非常稀有的東西,而且死貴死貴的,並且由於科技水平的限制,每一個火箭都極其的精密。
而核能這種東西,畢竟是能量的一種,但是當前的科技水平還是不大夠,核能的能量輸出不能精確控制,核能造成的負面影響不能完全去除,等各種問題。
所以說至少在當下是不可能用核能來做火箭這種精密機械的動力能源的,如果非要用核能的話,參考當前核能技術和航天技術來推測下。
首先核能的利用還是很低效的,通過核裂變來發熱,再將水蒸發成水蒸氣,通過一個發電機來發電,這是當前核能的使用方法。
這套發電裝置是很大的,而且要鑄出一個可以隔絕輻射的防護層,總體加起來裝到火箭上,恭喜你它飛不起來。
好吧現在忽略掉他那令人發指的質量,它要起飛了,那麼怎麼把電能怎麼能讓火箭飛出去,電風扇或者電磁鐵,大概可以,好吧,他飛出去了。
在飛行中外部高溫,內部也是高溫,內部用於循環發電的水蒸氣無法冷卻成液態,那麼嘭,好一個大煙花。
好吧現在水可以冷卻,所以不會爆炸。到了外太空了,嗯,可以了火箭之後應該沒什麼問題了,可以飛了。
想想這些問題,至少在現在是解決不了的,如果核能的利用還是體現在轉換成電能方面,那麼想用核能做動力能源,我也不知道得多少年。
而且還有材料等等各種問題,所以說這真的很難達成。如果說真的想要核能作為動力能源,那麼當微型可控核聚變技術誕生,在加上電漿噴射作為推進方式,或許有可能。
當然還有一種就是核能可以被直接利用,不作二級轉換,並且可以發射出去產生後推力時應該也可以做到,當然要可控,畢竟航天方面的機械都太過於精密了。
㈩ 核能離子火箭
就是靠能量激發產生離子,再加速離子產生反推前進的,目前推力還是很小的.但加速時間和長時間後產生的速度還是客觀的,速度理論上是離子離開速度.普通火箭推進能耗比太低.