太陽系是一個非常大的地方，用傳統的化學火箭從一個世界飛到另一個世界需要很長時間。但是，上世紀60年代發展起來的一項技術可能會提供一種大幅縮短我們旅行時間的方法:核火箭。

傳統的化學火箭

傳統化學火箭的工作原理是點燃某種可燃化學物質，然後將廢氣從火箭尾部噴嘴中擠出。利用牛頓第三定律，即對於每一個作用力都有一個相等的和相反的反應，火箭會受到來自排出氣體的反方向推力，進而發射。

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假設我們用傳統的化學火箭訪問火星，首先我們會從地球上發射進入近地軌道。然後，在正確的時間發射火箭逐漸升起我們的軌道。經過8個月的飛行，直到我們的新橢圓軌道與火星相交。

這就是所謂的霍曼轉移，這是我們知道的最有效的太空旅行方式，使用最少的推進劑以及進行最大的有效載荷。當然，問題在於所需的時間。在整個旅程中，宇航員將消耗食物、水、空氣，並暴露在深空的長期輻射中。然後，返回任務使對資源的需求加倍，輻射負荷加倍。

核火箭

因此我們需要加快速度。近50年來，NASA一直在思考化學火箭的替代品，也就是核熱火箭。它們確實加快了火箭的太空旅程，但它們也有自己的風險，這就是為什麼到現在還沒采用它們，但是現在也許他們的時間到了。

1961年，美國宇航局和原子能委員會共同研究了核動力推進(NTP)的概念。這是由沃納·馮·布勞恩(Werner von Braun)開創的，他希望人類任務能在20世紀80年代藉助核火箭的動力飛向火星。雖然這並沒有發生。但他們確實進行了一些成功的核動力測試，並證明了這是可行的。

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核火箭的工作原理與傳統化學火箭類似，但是是利用核能作為動力，比如將一個大理石大小的鈾燃料球進行裂變過程，釋放出大量的熱量。這會把一個氫加熱到2500攝氏度，然後以很高的速度從火箭尾部排出。可以得到非常非常高的速度，使火箭的推進效率是化學火箭的兩到三倍，這不得不讓科學界沸騰了！還記得化學火箭到達火星8個月嗎?一枚核動力火箭可以將前往火星的時間縮短一半，甚至100天。這意味著宇航員消耗的資源更少，輻射負荷也更低。

還有一個很大的好處就是當地球和火星沒有完全對齊時，核火箭的強大推力可以讓任務順利進行。如果使用化學火箭，一旦錯過了正確的時間，就必須再等兩年，但是一枚核火箭可以提供額外的推力來解決延誤問題。因此，核火箭無論是在動力上還是續航力上都比傳統的火箭有著無可比擬的優勢，它是未來火箭的新方式。當然，這種由放射性物質驅動的火箭也有其自身的風險。

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1955年，洛斯阿拉莫斯科學實驗室的“漫遊者”項目(Project Rover)啟動了首次核火箭試驗。關鍵的進展是將反應堆小型化，使其能夠安裝在火箭上。在接下來的幾年裡，工程師們建造並測試了十幾個不同大小和功率輸出的反應堆。

隨著“漫遊者”計劃的成功進行，美國國家航空和宇宙航行局(NASA)將目光投向人類前往火星的任務，這些任務將追隨阿波羅登月器(Apollo著陸器)登上月球。由於距離和飛行時間，他們決定核火箭將是使任務更有能力的關鍵。但是核火箭也並非沒有風險。飛船上的一個反應堆對宇航員來說是一個很小的輻射源，這將被減少的飛行時間所抵消。而太空本身就是一個巨大的輻射危害，持續不斷的銀河宇宙輻射會破壞宇航員的DNA。

20世紀60年代末，美國國家航空航天局(NASA)建立了火箭運載器應用核發動機項目(Nuclear Engine for Rocket Vehicle Application program，簡稱NERVA)，開發將成為載人火星核火箭的技術。

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他們在內華達州沙漠測試了更大、更強大的核火箭，由於當時的環境法比現在要寬鬆得多，所以他們將高速氫氣直接排放到大氣中，但是後來該項目在1973年被關閉，從那以後沒有人測試過核火箭。

但是，最近的技術進步使核能熱推進更具吸引力。早在20世紀60年代，他們唯一可以使用的燃料來源就是高濃縮鈾。但是現在工程師們認為他們可以用低濃縮鈾來解決問題。這將使得這項研究更加安全，並將允許更多的火箭設施運行測試。它也將更容易捕獲廢氣中的放射性粒子，並妥善處理它們。這將降低使用該技術的總體成本。

2019年5月22日，美國國會批准了1.25億美元的資金用於發展核動力火箭。雖然這個項目在2024年美國宇航局的阿爾忒彌斯重返月球任務沒有任何作用，但它代表了未來的一個發展方向。