火箭飞行可以用核能吗？

问题描述：火箭飞行可以用核能吗？火箭飞行需要燃烧大量燃料，可以用核动力吗？

领域专家：火箭可以使用核动力飞行，二十世纪五十年代末，就有美国科学家乌拉姆提出核火箭。

飞行原理:

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，核火箭发动机将工作介质高速喷出，从而产生推力，使航天器高速飞行。根据核能不同的释放方式，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。

放射性同位素衰变是，不稳定原子核自发放出射线，转变为另一种原子核的过程。

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。

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。

核燃料种类:

液氢、液氦、液氨等。核火箭发动机由装在推力室中的核反应堆、冷却喷管、工质输送系统和控制系统等组成。在核反应堆中，核能转变成热能以加热工质，被加热的工质经喷管膨胀加速后，从喷口高速排出产生推力。

核火箭缺陷:

由于核火箭采用核燃料驱动。核辐射会对航天员健康造成威胁，不载人的火箭无需考虑此问题。

核动力火箭技术复杂，只适用于长期工作的航天器。核火箭发动机由于核辐射防护、排气污染、反应堆控制，以及高效热能交换器的设计等问题未能解决，至今仍处于试验之中。

领域专家：那要看这个核能你怎么利用，大家都知道核能分裂变和聚变这是现代物理学的常识，同时这两种方式输出的能量作为实际应用来说都是输出热能，所以就目前来说实际的核能利用就是对输出热能的利用，比如核电站用这个热能烧水。现代火箭基本的飞行原理是作用与反作用力这是经典物理学原理，这个作用力的产生靠的是在火箭发动机内化学推进剂的燃烧产生的高温高压气体，但重要的一点是这一切不是必要的，如果没有燃烧一样有推进力的话火箭一样可以飞，比如有些人玩过的水火箭，所以热能对火箭来说不是必要的，反过来再说核能与火箭，这里的核能不考虑爆炸产生的能量，那问题就剩下这个核能带来的热能如何产生推力的问题了，产生推力火箭用的是燃烧膨胀+高速反吹，到了宇宙空间就只有高速反吹，这一切都要有个介质也就是发动机喷口要向反方向喷出物质，这是必须的，那么核能怎么喷喷什么？单设想火箭的起飞阶段，可以用核能加热某种物质，使之在高温下产生出高温高压的气体然后从喷口喷出，那样的话需要这个加热过程非常剧烈，如果能办到原理上来说是可行的，但这个发动机必须可以重复使用否则太浪费，在太空中倒是好一些利用核产生光和热辐射，利用光压推进，但是效率要高。总之就目前的火箭原理来说利用核能也可以但问题还是在效率上，还有就是有没有合适的推进剂和相应的发动机技术，当然了也可能核能还有其他的利用形式，但比较成熟的就是上面说的，至于火箭目前就这个原理大家都懂，脱离这个原理就飞不起来，所以你不管里边用什么能量，从外边看它只能是这个样子，所以从理论来说核能驱动火箭是可以的

领域专家：1、理论上当然可以，用核能作为加热源，利用其它工质流过核芯，被加热膨胀，然后喷出，推动火箭前进。

2、但理论上可行并不代表技术上可行，所谓技术上可行就是要求使用适当的材料、结构和加工工艺，在体积、重量、价格都可以承受的前提下，把核能火箭实际上做出来，而且满足性能与可靠性要求，从这一点上看，以我的预计100年都未必能实现核能火箭。

3、原因是核能有两大技术，核裂变与核聚变，迄今为止可控核聚变人类从未实现过，把它应用到火箭上就更无从谈起，而核裂变对于人类来说是成熟技术，还有理论上的可能性。

但核裂变有巨大的放射性，为此就必须有厚厚的屏蔽层，这重量动辄数十吨以上，这对于火箭来说是完全得不偿失的。

其次就是核功率密度远远满足不了火箭发射的需求，核反应堆虽然可以做到功率巨大(典型的约为100万千瓦)，可以推动一枚中小型火箭升空，但其体积也是非常的大，而大型火箭的功率高达数百万千瓦，而且火箭能承受的体积与重量都非常的有限，因此目前的核裂变装置根本就不可行。

第三就是很难有技术把核裂变的能量转移到推进工质上去，我们知道要提高火箭发动机的效率，就必须尽可能的提高推进剂的喷出速度，因此就需要核反应堆加热工质让其迅速膨胀，向后喷出推进火箭前进，但目前的核反应堆的功率密度以及热交换功率密度远远的达不到火箭推进的需求。

4、综合上面的分析，我基本上可以否定在100年内有大型核能推进火箭的可能性，主要就是基于技术上的不可实现性。

5、但在飞船上应用非常小型的、低推力火箭(几百克推力级别)还是有可能的，可应用于姿态调整和长期巡航发动机，这个现实可能性有。

领域专家：火箭飞行的动力来源是利用大量向后喷出气体的反推力，所以火箭需要携带大量的燃料。而目前核能的利用，是借助核裂变或者核聚变放出的热能。所以是不可以的。但是在外太空，现在有一种技术，利用大量电子定向高速喷出的反推力，但这种力非常小，未来到有可能实现利用这种技术进行星际航行。

领域专家：随着科技的发展，对核能的有效利用正逐步呈现，已经从最初的能量不受控转变为受控。因此，核能将实现从武器到工具的转变。传统意义上，火箭发射需要能量的均衡喷射以转换成动力，目前以核能为动力能源的，乃将核能转化为电能，并驱动发动机实现，还无法直接控制其均衡能量喷射。故如增加转换介质，或自由控制能量输出，方可实现以核能为动力的构想。

领域专家：说的简单点就是以目前人类的核技术，如果想将核能直接运用到火箭发射上那么只能依靠爆炸，就是自己把自己炸上去跟二踢脚一样，只不过火箭发射需要更多次爆炸。没有材料能承受得了，没有宇航员能承受得了，没有发射场地能承受得了，而且污染极大。

领域专家：核能引擎可以实现但意义不大，因为限制火箭比冲的主要瓶颈在工质而非能源。目前电推已经可以依靠太阳能获取近乎无穷的能源并实现极高的比冲，但对于太空航行还是远远不够的，真正的发展方向应该是无工质推进技术，只是技术难度极高，甚至连相关的理论都没发展完全。

领域专家：最好能使用光能推动，随着脱离地球氧层，外太空空间也应有光波利用，火箭载体除本身燃料外，似乎要有接收大气层中适应空间能量，减少核能对宇宙的直接污染。