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核能火箭发明

发布时间: 2021-01-16 21:12:46

㈠ 为什么没有核能火箭

因为火箭一般是靠氢气燃烧获得动力,较为洁净,燃烧效率高。现在已在研制氢聚变的动力,就像是太阳燃烧的原理。
核裂变危险较大,且不易控制。因而在发射火箭时不作考虑。

目前已经开始研制核能火箭了。
核火箭的发动机利用核反应或放射性物质衰变释放出的能量加热工作介质,工作介质通过喷管高速排出,产生推力,使宇宙飞船高速飞行。

核火箭的设想
核火箭的设想最早由美国核科学家乌拉姆提出,利用核聚变使一颗颗小型氢弹在飞船尾部相继爆炸而产生推力。若每颗原子弹的爆炸当量为1000吨TNT,估计爆炸50颗原子弹后飞船速度可达12千米/秒。20世纪50年代末,美国核科学家泰勒提出了类似的“猎户座”计划,每颗原子弹的爆炸当量为2000吨TNT(在大气层外),爆炸50颗后飞船的最大速度可达70千米/秒。

核火箭的原理
核火箭的发动机利用核反应或放射性物质衰变释放出的能量加热工作介质,工作介质通过喷管高速排出,产生推力,使宇宙飞船高速飞行。根据核能释放方式的不同,核火箭可分为放射性同位素衰变型、核裂变型和核聚变型三种。所谓核裂变是在一定条件下,原子核发生分裂,同时释放出大量的能量。所谓核聚变是在一定条件下,较轻的原子核会聚合成新的较重的原子核,同时释放出大量的能量。
1968年,曾参加过“猎户座”计划的科学家戴森首次提出利用核聚变推进的恒星际航行方案,飞船总质量为3000万吨,携带3000万颗氢弹。经过连续脉冲爆炸可在10年内将飞船加速到300千米/秒。
1970年,美国内华达大学温特伯格提出了用高能电子束引发核聚变。他设计的发动机每次核聚变可释放出约100亿焦的能量,可实现 300千米/秒的高速航行。

核火箭的研制
目前,美国科学家詹姆斯·鲍威尔和乔治·梅兹宣称。在10年内将开发出用于未来宇宙航行的探险飞船用的核发动机。美国马歇尔太空飞行中心太空运输研究室负责人约翰·科尔认为有许多美国科学家对核火箭的研制饶有兴趣。核火箭无疑是未来飞行器的发展方向,也是解决宇宙航行动力问题的发展方向之一。
显然,核火箭存在着很大的隐患。特别是核辐射对航天员健康可能造成威胁。因为核火箭飞船内的辐射量相当于航天员每天要做8次X线胸部透视,较长时间的作用会对航天员的身体造成严重的伤害。航天员返回地面后,肌肉量一般会减少30%,骨密度会下降。
高效核燃料镅的出现,催生了宇宙航行的一种最新方案。由于镅产生裂变反应的临界状态的质量只需铀和钚的1%。因此其裂变极易发生,而且一经发生就会持续下去,这样就可以大大减少宇宙飞船需要携带的燃料,也就可以缩短宇宙飞行的时间。以从地球飞往火星为例。使用核子动力火箭飞行时间只需2个星期,而用化学燃料火箭飞行时间至少需要6-10个月。这种核火箭有望于2020年前后研制成功。

㈡ 火箭是用核能做燃料嘛

不是,还没有核燃料火箭

一般用 液态氢 之类的燃料

㈢ 为什么核能源不能用于飞行器(火箭、航天飞船、战斗机之类的)的动力能源

早在20世纪初,得知居里夫妇提炼出放射性元素镭之后,俄国航天之父齐奥尔科夫斯基就预言:“一吨重的火
核动力火箭模型
箭只要用一小撮镭,就足以挣断与太阳系的一切引力联系。” [1]
据国外媒体报道,太空旅行对人类而言依然是遥不可及的领域,需要很长的时间进行空间飞行,并且还需要大量的燃料来驱动飞船,但是科学家提出了一种“短途”空间旅行方案:只需要30天就能完成一次火星之旅。如何实现持续时间较短的太空旅行是一个令人兴奋的研究课题,比如可以使用核聚变火箭技术可以产生强大的能量供应,不仅可以用于驱动飞船前进和减速,还可以供应飞船上的电力消耗等,完成一次火星之旅仅仅需要一个月的时间。 [2]
化学能火箭是目前使用非常广泛的入轨运载工具,比如使用氢氧机产生较大的推力,推动火箭升空,长征五
核动力火箭
号火箭上就将使用50吨级的YF-77氢氧机,已经完成了500秒长程试验。这种能量推进方式较为成熟,配合更大推力的液氧煤油发动机可完成近地轨道大部分的运载任务,但是化学火箭质量太大,以土星五号为例,起飞质量达到3000吨左右,与一艘现代护卫舰吨位相当,也只有这一级别的火箭才能胜任登月任务。由此看来,在不远将来有望实现的要数核动力火箭,目前多家科研机构正在研发太空核聚变技术,只需要短时间的工作就能获得强大的能量,并使飞船以高速进行飞行。
科学家还提出了一项新型核动力飞船,通过小当量的核爆产生核脉冲推力,美国宇航局曾经研究过这种空间推进技术,但由于禁止核试条约出台后就中止了研究。类似的想法后来被代达罗斯计划借鉴,该飞船也试图通过巨大的核聚变装置来驱动飞船,科学家还希望星际航行的飞船速度能达到7%的光速,该想法如果要实现,需要大量的资金投入,而且技术上还面临许多瓶颈。
美国宇航局的创新先进概念计划也试图打造核动力火箭,但是它的规模要比代达罗斯计划要小很多,科学家认为这样的飞船是可实现的,预计今年将进行部分系统测试,通过磁场来约束等离子体行为,如果试验获得成功,最终将被应用到第一代星际航行的飞船上,足以满足我们对太阳系各个角落的探索任务。 [2]

㈣ 为什么 航天器,火箭...不用核能呢

在使用核能时,会产生极大的力,使得周围的地面不断震动而不稳定.在航天器专上需要极好的稳定性属,因为:不稳定会使航天器偏离轨道,从而不能达到预定的效果,这是第一点.第二,核动力装置需要巨大的体积,不符合航天器的空气动力学原理模型,通俗地说,是无法在地球的大气中很好的飞行.第三,核能是瞬间释放的,无法控制.第四,当今的航天技术不允许.

㈤ 为什么没有核动力火箭

核动力火箭,
第一大拦路虎是散热,在真空中只能采用辐射散热,效率低下而且需要巨大的体积和重量,而散热能力不足又严重的限制了核反应堆的总功率。目前的技术条件下,10Mw以上的核反应堆搬上太空就需要挑战热力学极限了。
第二大问题是功率密度不足。举个栗子说,现在大推力火箭发动机上的涡轮泵(还不是发动机本身)的功率就足够推动一艘航空母舰,而能够推动一艘航空母舰的核反应堆有多大?实际上目前技术条件下,核反应堆的功率密度是远远小于火箭发动机的。或者说要产生同样的推力,核火箭会比化学能火箭重几百到几千倍。也正因为如此,核火箭的推力是不足以克服地球重力的,因此在地球上是飞不起来的。只能用于在失重的地球轨道上通过慢慢加速积累速度。
第三大问题是比冲不高,一般核热发动机的比冲大概只有800s,而煤氧发动机真空比冲可以达到360s,氢氧发动机可以达到460s。如果如果采用高比冲的电离子发动机,则最高可以达到4000s以上,但是电离子发动机本身的功率密度还远低于核反应堆。相比之下,吸气式发动机(如爆震发动机)的比冲可以达到1500s~4500s,作为起飞级远比核发动机有优势。
第四大问题是环保。现在以中国和美国的发射频率平均一年失败一次属于正常水平,但如果每年从天上掉下来一个核反应堆~~~

在可预见的将来,合理的空天运输体系其实是这样的:
首先用电磁弹射器,将空天飞机弹射到2倍音速左右,这样就能让它直接启动冲压发动机而不需要用涡喷或涡扇发动机起飞。
第二步使用液氢燃料的冲压发动机一直工作到20倍音速左右,并达到大气层顶部。
第三步,高超音速的空天飞机拉起跃升,进入弹道飞行。在弹道飞行的过程中用一个小推力的火箭发动机逐步加速,直到环绕速度并入轨。如果技术成熟,这一阶段可以使用核热发动机。
这时飞行的第一个主要阶段已经完成。下一个阶段因为已经处于失重状态,所以一般卫星可以使用太阳能动力和大比冲小推力的电离子发动机用于转移轨道。
但是对宇宙飞船来说,地球附近存在两个辐射带,如果宇宙飞船长时间滞留在这里,宇航员会死得很快的,所以应该使用推力相对较大的核热发动机快速进入高地球轨道,之后才能使用高比冲的电离子发动机飞往火星。

关于核聚变。目前核聚变还在实验室阶段,至少超托卡马克这个路线已经确定能够走通,但是到2030年地面上能够达到实用就不错了,太空是不敢想的。而且核聚变同样要面对散热这个大问题。核火箭在可预见的未来是不会出现大功率大推力的。

㈥ 核裂变能作为火箭的推进动力吗

至少目前不能,因为核裂变是不受控制的,链式反应会自发的进行下去,目前商营核反应堆普遍采用普通水、石墨和较昂贵的重水作为慢化剂,为中子减速。

㈦ 火箭核能发动机的原理是什么

利用核反应或放射性衰变释放出热量加热工质(工作介质)产生推力的火箭发动机。

这种发动机的比冲高、寿命长,但技术复杂,只适用于长期工作的航天器,也可用于运载火箭的高能末级。核火箭发动机根据核反应方式的不同分为三种类型:放射性同位素衰变型、核裂变型和核聚变型。相应的发动机称为放射性同位素火箭发动机、核裂变型火箭发动机以及热核火箭发动机。核反应堆中的核反应物质依状态不同分为固体堆芯和气体堆芯。放射性同位素火箭发动机的推力较小,一般在1牛以下,比冲为250~800秒。核裂变型火箭发动机比冲较高,采用固体堆芯可达750~1200秒,采用气体堆芯则高达 5000~10000秒。核火箭发动机由装在推力室承压壳体内的核反应堆、冷却喷管、工质输送系统和控制系统组成。在核反应堆中,核能转变为热能,加热工质。核火箭发动机使用的工质都是低分子量物质,如液氢、液氦和液氨等。输送系统将工质先送入喷管冷却套冷却推力室,然后进入反应堆加热,最后通过喷管膨胀加速排出。发动机控制系统调节工质的流量和控制反应堆的功率。核火箭发动机虽然从60年代初就开始研制,但至今尚处于试验阶段,未能实用。研制中存在的主要技术问题是辐射防护、排气污染、反应堆的控制和高效率换热器的设计等。

㈧ 核能火箭的可行性多大

核火箭几十来年前就已经出现概念自,并不是什么新东西。大概有那么几种:
核热火箭,用核反应堆加热工质(例如液氢),变成气体喷射出来。这样的核热火箭推力比较大,但是比冲不大。
核电火箭,用核能发电,然后用电离子发动机推动火箭。这样的核火箭比冲大,但是推力小。

以上两种火箭都是目前的技术能够达到的选项,只要有钱,有需求,随时可以做出来。但是它们都有一个统一的弱点,那就是推力比它们的重量小太多,所以根本不可能从地球上飞起来。不过这种火箭可以用于航天器的轨道转移,在失重状态下很小的推力通过长时间的积累逐步达到很快的速度。

㈨ 火箭飞行可以用核能吗

火箭这个东西对于现在的各个国家来说,还是个非常稀有的东西,而且死贵死贵的,并且由于科技水平的限制,每一个火箭都极其的精密。

而核能这种东西,毕竟是能量的一种,但是当前的科技水平还是不大够,核能的能量输出不能精确控制,核能造成的负面影响不能完全去除,等各种问题。

所以说至少在当下是不可能用核能来做火箭这种精密机械的动力能源的,如果非要用核能的话,参考当前核能技术和航天技术来推测下。

首先核能的利用还是很低效的,通过核裂变来发热,再将水蒸发成水蒸气,通过一个发电机来发电,这是当前核能的使用方法。

这套发电装置是很大的,而且要铸出一个可以隔绝辐射的防护层,总体加起来装到火箭上,恭喜你它飞不起来。

好吧现在忽略掉他那令人发指的质量,它要起飞了,那么怎么把电能怎么能让火箭飞出去,电风扇或者电磁铁,大概可以,好吧,他飞出去了。

在飞行中外部高温,内部也是高温,内部用于循环发电的水蒸气无法冷却成液态,那么嘭,好一个大烟花。

好吧现在水可以冷却,所以不会爆炸。到了外太空了,嗯,可以了火箭之后应该没什么问题了,可以飞了。

想想这些问题,至少在现在是解决不了的,如果核能的利用还是体现在转换成电能方面,那么想用核能做动力能源,我也不知道得多少年。

而且还有材料等等各种问题,所以说这真的很难达成。如果说真的想要核能作为动力能源,那么当微型可控核聚变技术诞生,在加上电浆喷射作为推进方式,或许有可能。

当然还有一种就是核能可以被直接利用,不作二级转换,并且可以发射出去产生后推力时应该也可以做到,当然要可控,毕竟航天方面的机械都太过于精密了。

㈩ 核能离子火箭

就是靠能量激发产生离子,再加速离子产生反推前进的,目前推力还是很小的.但加速时间和长时间后产生的速度还是客观的,速度理论上是离子离开速度.普通火箭推进能耗比太低.

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