俄亥俄州立大學的工程師們正在研發一種創新的核子推進系統,名為「離心式核子熱火箭」(CNTR)。此系統利用液態鈾直接加熱火箭推進劑,相較於傳統固態燃料元件,此方法有望大幅提升火箭性能並降低操作風險。
CNTR計畫的重點在於提升引擎效率,這對於未來的太空探索至關重要。該計畫的副教授迪恩·王(Dean Wang)指出,隨著人類計畫重返月球並在月球軌道空間活動,核子熱推進技術日益受到重視,而現有的化學引擎已無法滿足這些宏大目標的需求。現今的化學引擎雖然是太空飛行的基礎,但在推力和推進劑消耗方面存在限制,導致任務時間冗長。例如,「新視野號」探測器飛往冥王星就花了九年時間。為了縮短旅程並增加酬載能力,先進的推進系統對於未來的深空任務是不可或缺的。
CNTR設計旨在將現有化學引擎的效率提高一倍。化學引擎的比沖約為450秒,而1960年代測試過的核子推進引擎已達到約900秒。CNTR預計將超越這些數字,可能透過更快的旅程和更少的燃料需求來徹底改變太空旅行,目標比沖可達1500-1800秒。核子熱推進技術還將提供更大的任務彈性,火箭可以採用新的飛行軌跡,實現更快的火星載人往返任務,並促進單向外行星的機器人任務。博士生史賓賽·克里斯汀(Spencer Christian)提到,單程前往火星可能只需六個月。
儘管前景光明,CNTR仍面臨工程挑戰,包括確保穩定運行、最小化燃料損失以及防止引擎故障。王教授承認這些挑戰,並表示雖然物理原理已相當清楚,但技術上的難關仍待克服。預計CNTR概念將在五年內達到設計就緒階段,並進行最終的實驗室演示,為未來的核子熱推進技術指明方向。王教授強調,持續重視太空核子推進研究對於技術的成熟至關重要。
此項研究與俄亥俄州立大學在航空推進領域的創新承諾一致。該大學於2025年4月參與了「空軍研究實驗室航空推進推廣計畫」(APOP),與空軍研究實驗室合作展示了新的推進概念。歷史上,美國在1955年至1973年間曾進行過大規模的核子熱推進(NTP)研究,特別是「ROVER/NERVA」計畫,測試了多種核子火箭引擎原型,顯示出核子推進的巨大潛力,儘管當時因預算和優先事項轉移而中斷。近期,NASA與國防部高級研究計畫局(DARPA)合作的DRACO計畫,目標是在2027年演示核子熱推進技術,顯示出對此技術的重新重視。CNTR的獨特之處在於使用液態鈾作為燃料,這與早期多數使用固態燃料的NTP系統不同,有望實現更高的效率和更低的運營風險。