随着人类越来越接近在火星上留下足迹，关于到达那里的最佳方式以及如何更远地进入未知世界的问题仍然存在。在这篇专栏文章中，马克·刘易斯博士认为冷战初期的一个想法正在迎来一场当之无愧的复兴：核动力火箭。
与我一起成长的 1965 年版世界图书百科全书承诺，美国将在 1986 年之前使用核热火箭将宇航员送上火星。很明显，我们还没有到那个程度。
但即使在 1960 年代，用于太空火箭的核动力也不是科幻小说，60 年后，多个项目正在重新发现这种有前途的技术。事实上，太空技术最近最令人兴奋的发展之一就是回归这一愿景，因为核动力系统和核火箭再次成为 NASA 和国防部的重点。
去年12月，白宫发布了太空政策指令6，制定了发展太空核电和核推进的国家战略。尽管政府发生了变化，但对核电和推进的热情似乎仍在继续。国防创新部门于 9 月 9 日发布了一份征求意见稿，邀请工业界提供有关适合为中小型航天器提供动力的紧凑型核电站的信息。
国防部战略能力办公室已经在开展的另一个项目是贝利项目，其目标是开发可运输的核反应堆。虽然不是专门针对空间应用，但作为贝利的一部分吸取的经验教训将有助于为空间反应堆开发提供信息。
开发安全、可靠的核热火箭的工作也在加速进行。为此，DARPA 的敏捷 Cislunar 操作演示火箭 (DRACO) 的目标是在轨道上演示核热火箭，并且进展顺利。
从我 1965 年百科全书的天真乐观预测来看，这一切都非常令人兴奋，虽然被大大推迟，该百科还宣布核热发动机将为后来的一些阿波罗任务中的土星五号火箭提供动力。这些断言确实有事实依据;在《世界之书》出版该版本时，美国政府已经在研究核火箭大约十年了。
作为 Kiwi 和后续火箭车辆应用核发动机 (NERVA) 计划的一部分，原型发动机经过建造和测试，每燃料消耗率提供的推力比之前或之后建造的任何化学发动机都高得多。在一系列地面试验中，核发动机被证明是可靠且可重启的，并且可以长时间运行，包括近半小时的连续推力。
到 1960 年代后期，随着 NASA 月球探索计划的缩减，NERVA 计划在白宫失去了支持，并最终在 1973 年在核热发动机进入太空之前被彻底取消。
从太空飞行的早期开始，用于发电的核反应堆也是一个非常有趣的话题。核动力系统可以为航天器提供电力，而无需将它们与太阳能电池板捆绑在一起，这在民用和军用空间都有许多有趣的应用。其中一项应用是利用核能发电来为电力推进系统提供动力。
美国于 1965 年试飞了SNAP核反应堆，然后几乎放弃了这项技术。
苏联有一个更广泛的计划，整个系列的卫星都由反应堆提供动力。甚至有计划在 1990 年代为各种美国航天器购买俄罗斯制造的 TOPAZ-II 空间核反应堆，尽管有几个这样的反应堆被带到美国，但飞行计划从未实现。
核 Vs。化学：物理课
核热火箭的发展将使一系列太空任务成为可能，即使是最好的化学火箭也是如此。要了解核热推进的价值，将核热火箭的潜在性能与更传统的化学系统进行比较是有益的。
在化学火箭中，燃料和氧化剂之间的化学反应产生的产物也因释放化学键能而被加热;因此，可用的热量和排气质量的特性都由所选的反应物决定。相比之下，在核热火箭中，裂变反应堆用于加热一些工作流体，这样热源和排气质量的特性基本上是分离的。
每单位燃料重量消耗率的火箭推力被称为比冲或 Isp。在其他条件相同的情况下，传递给航天器的速度增加与 Isp 成正比。一般来说，对于高推力系统，排气质量的分子量越低，对于给定的能量，Isp 就越高。
由于氢等低分子量燃料可用于核热火箭，不受化学约束，因此核系统可以提供大约两倍于最佳化学系统的 Isp 值。
核火箭还可以灵活地使用取自太阳系其他部分(包括火星大气层)的燃料。
请注意，核热火箭不同于使用反应堆作为电源的核电机。这种电动发动机的比冲比核热系统要高得多，可以运行很长时间，但产生的推力水平极低。
更好的火星方式
因此，核火箭是一种经过验证的技术，可以实现一系列令人兴奋的未来民用和军用太空任务。例如，与其他经过验证的推进概念相比，它们可以减少飞往火星的飞行时间。这反过来又会减少生命维持需求。
核热火箭还可以为火星提供更广阔的发射窗口和更多的中止返回地球的机会。这意味着，与化学或电动发动机相比，核推进实际上可以减少对机组人员的总体辐射危害，并最终使任务更安全。
裂变反应堆可以设计成在发射失败时能幸存下来，而不会受到意外辐射泄漏的威胁。事实上，与我们今天发射的放射性同位素热电发电机相比，发射核反应堆的风险可以说是更少。
对国防部而言，核热火箭具有制造更具机动性的航天器的潜力，能够在竞争日益激烈的太空环境中避免威胁或改变轨道以实现更灵活的任务操作。
与地面对应物一样，空间核系统的使用更多地受到政策和观念的限制，而不是技术准备情况。如果美国真的认真对待包括人类在火星上和在地月空间进行常规行动的未来，核电，尤其是其在核火箭推进中的应用，必须是一种选择。
为此，目前在发展核热系统方面的努力确实是一项明智而及时的投资。
