火星载人飞船动力系统的几种方案

火星载人考察的宏伟目标能否实现，在很大程度上取决于火星载人飞船动力系统的安全性、可靠性、稳定性和高效性。为此，火箭专家提出以下几种飞船动力系统方案：

1．核火箭发动机方案——飞抵火星只需90天

以色列科学家伊·罗宁教授为火星载人飞船提出一种全新的发动机方案，如果采用该方案能明显缩短行星际航行的时间，其中包括飞向火星。

迄今为止，核火箭发动机方案被认为是能缩短行星际旅行时间最有前途的方案，例如，美国人目前正在研制脉冲式磁等离子体发动机，在这种发动机中利用磁场和电磁波加热氢。借助这种发动机飞抵火星只需90昼夜。

2．同位素发动机方案——飞抵火星只需两周

伊·罗宁教授胸有成竹地说：“还可以使飞抵火星的时间缩短到两周，但前提是，用门捷列夫元素周期表中的第95号元素——同位素镅242做火箭发动机的推进剂。”

用这种同位素做推进剂的发动机比目前已有的任何发动机的工作效率都高许多。研究发现，在使同位素镅242发生核聚变反应时，物质能被滚压成不足一微米厚的薄片——这就是说，用该同位素做推进剂，普通航天器从地球飞到火星只需几千克就够用了。

借助同位素镅242进行核反应可使气体温度加热到约250000度，从而能使飞船的速度达到80千米/秒。

3．核爆航天器方案——提高飞船性能10倍

苏俄航天专家继齐奥尔科夫斯基之后曾幻想要铺平通向太阳系各行星之路，在这里，借助核爆航天器还有可能飞向其他太阳系。

什么是核爆航天器？核爆航天器就是借助间歇式核爆喷力原理推进的航天器。该方案是前苏联科学院院士阿·萨哈罗夫早在1966年提出的。

实际上，“萨哈罗夫”核爆航天器是根据临界大质量物质的核爆炸原理工作的，这就是说它用于远航的大型飞船上，而且核爆产物对环境的污染也相当大。因此，今天的俄罗斯航天专家耶格罗夫及其同行提出要修改核爆航天器的原有方案——改用临界小质量物质核爆方案。改进后的核爆航天器能使飞船性能提高10倍。

耶格罗夫认为，新型核爆航天器当然不是在地球上发射，而是在地球同步轨道上发射，甚至可以在近月轨道上发射。

图189：这是美国波音公司设计的一种装有热核火箭发动机的火星载人飞船，长177．4米，最大直径30米，生活舱200立方米，重1225.5吨，可搭乘6名航天员。

4．热核发动机方案——30000千米/秒

哈萨克斯坦航天专家、数理学副博士乌·扎基罗夫认为，飞抵火星现在只需两周时间。可是，飞抵火星还可采用热核发动机方案，而且该方案还分为近程航天、远程航天和超远程航天3种方案。

近程飞船方案：该方案可使飞船速度达到300千米/秒，在这种情况下，可快速飞抵火星、金星并返回。

远程飞船方案：该方案可使飞船速度达到3000千米/秒，在这种情况下可考察和研究太阳系最远的天体。

超远程飞船方案：该方案可使飞船速度达到30000千米/秒，即光速的1/10，在这种情况下，这已是极限速度，飞船不能再快了！

5．反物质发动机方案——前途无量的方案

20世纪初，法国著名物理学家佐·居里发现了湮灭现象，以此证明了英国物理学家波·迪拉克如下推断的正确性“正粒子、负粒子、正电子和负电子能相互作用并释放出大量能量最后变为乌有，确切地说变成物理真空。”

1933年，佐·居里因阐释出宇宙中存在两个宇宙的贡献而荣获诺贝尔奖。宇宙中还存在一个与我们生存的这个宇宙完全相对的另一个宇宙——反宇宙，在这个反宇宙中，一切都是相反的。尽管这种反宇宙迄今还尚未被发现，不过在目前已知的所有基本粒子中已发现反粒子，眼下，科学家们正在研制第一批反原子。那么，研究人员怎样以巧妙的方法从发生过早的湮灭过程中束缚住反粒子呢？早在1936年，荷兰物理学家发明了反质子磁捕集器为这一过程帮了大忙。

我们试想象一下：从一个容器中抽出空气，那里的温度不低于零下230℃，如此寒冷的低温是靠液氦和液氮来保证的，而且，该容器四周还包覆着强电磁铁，因此，在该容器中能形成如此强的强磁场，只要电子一进入这个容器，立刻会被磁场压缩成一个柱状，同时使电子冷冻，夺走电子的能量并让其运动速度归零。

然后，反质子“跳入”容器中也会被冷冻住，而且反质子将被束缚在冷冻的电子环境中而不与其发生任何反应。今天，在这种条件下借助这种反质子磁捕集器可将反物质俘获住达两个月之久，将来这一俘获反质子的时间还会延长。

科学家们认为，尽管已研究到目前这个水平，要实际制造湮灭发动机还不够，即便在今天，世界各国科学家通力合作，每年也只能积累不足1微克的反质子，这意味着，要“攒够”湮灭发动机所需的9千克火箭推进剂（只有获得如此数量的反质子才能飞抵离我们最近的半人马座α星），约需要90亿年时间，可是90亿年后可能许多恒星早已不复存在，到那时，地球人类又如何？——这一切将不得而知。

不过，有一条百分百准确的信息能让人类看到更大希望：外星人的飞行器——飞碟就是一种反物质发动机原理，它在时空隧道“加速桥”中的最大速度可超光速100倍，即3亿千米/秒。如果有了这样的超光速飞船可征服任意远的天体，不过，外星人绝不会允许地球人在目前形势下掌握这种超尖端技术，因为地球人目前仍是一个自私、好战、野蛮的物种，一旦掌握了这种高科技就会胆大妄为，在整个宇宙中搞扩张主义和侵略主义，到那时外星人就遭殃了。因此，美国人早在1947年就已得到和回收外星人的飞行器，到目前为止已研究近70年了也没研制出这种反物质超尖端航天飞行器，如果美国真的研制出这种飞行器，又何必还仍在使用笨重落后的大型运载火箭进行航天发射？可见，外星人不允许地球人掌握这种超尖端航天技术，至少在地球上的战争没有全面停止和全世界尚未实现持久和平之前不允许。

因此，科学家们建议我们暂且忘掉纯反物质发动机，只把这种反物质用作核裂变和核聚变大规模混合过程的催化剂。铀被中子轰击后开始发生链式裂变反应，同时释放出能量，能量加热包覆着氘和氚的外壳，并激活它们使其参与热核聚变反应。

要知道，无论什么物质都不能耐受住几百万度的高温，要想保护好火箭发动机的燃烧室，航天专家建议，在核聚变时产生的部分γ射线将被收集在专门的铅保护装置中，它在那里将被转化成X射线，X射线开始轰击钛屏从而使部分金属汽化，被汽化的金属将以物质射流的形式高速喷射出飞船，其产生的反作用推力推动飞船飞行。