30天到火星，核能電漿引擎將改寫歷史

2025/10/25

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俄羅斯特羅伊茨克創新與熱核研究所（TRINITI）正在測試的這台“核能電漿發動機”，一旦投入使用，航天器巡航速度可達每秒100 公里，是今天化學火箭的20 倍。以這一速度，地球—火星單程飛行可望從現有的6～9 個月壓縮到30～60 天。

傳統火箭，本質上是靠劇烈的燃燒把推進劑迅速加熱、膨脹後高速噴出，這種方式簡單粗暴，推力大但效率低：

有效排氣速度上限約4.5 km/s，決定火箭「跑不快」。

推進劑質量佔比高達80%～90%，決定火箭“跑不遠”，連太陽系內的航行都難以支援。

自從人類成功研發原子彈之後，美蘇都開始探索太空核能應用。 1960年代美國進行ROVER及NERVA項目，開發用於深空任務的核熱推進引擎並完成地面驗證。蘇聯在同時期以「RD-0410」發動機為核心，形成了完整的太空核火箭研發體系。

這類引擎透過核反應器加熱氫氣，使其膨脹後高速噴出產生推力，噴射速度提升到8～9 km/s，比沖接近化學火箭的兩倍。但兩國均因預算削減及化學火箭技術成熟而終止了核火箭的研究。

近年來，隨著載人深空探測需求升溫，核推進被視為“可預見的突破性方案”，核推進系統再次引起各航太大國的重視。

俄羅斯原子能國家公司憑藉其在核電推進領域的雄厚積累，研發了這台以氫為動力的磁性電漿體加速器的火箭發動機。新型引擎不再走「核熱加熱」老路，而是走「核電–電磁加速」路線。

他們的緊湊型核反應器能將熱能轉化為電能，為引擎提供充沛的動力，功率300千瓦，峰值功率達520千瓦。

引擎以兩個高壓電極為基礎，以氫為工質，用脈衝燃氣閥控制流量，在放電腔內電離成電漿體。以強電場和磁場共同作用，將帶電粒子（電子和質子）加速到100km/s後高速噴出推出。由於加速過程不依賴高溫燃氣，引擎結構溫度遠低於核熱方案，材料壽命與可靠性顯著提高。

另外，以氫為工質，因其原子很輕，能在不消耗大量工質的情況下達到很高的速度。另外，氫是宇宙中最廣泛的元素，星際航行中很容易被補充。

性能比較一目瞭然

計畫研究員埃戈爾·比留林說「火箭離開地球仍需化學火箭，但進入深空後，我們只需要幾缸液氫，就能把太空船速度再提高一個量級」。按計畫，該發動機除用於載人火星、小行星探測外，還可充當“太空拖船”，為大型衛星、月球與火星貨運提供低成本、高效率的軌道轉移服務。

引擎原型機及背後白色真空測試罐

（壹零社）