火箭想要飞得更快，可能还得靠核动力推进！

　　人类已经成功登上了月球，下一步就是登陆火星。而火星与地球的平均距离为2亿公里，最近点大约5500万公里，以最近点来看，大约需要580天。以现代火箭飞船的前进速度往返需要差不多三年，往返时间长意味着必须携带大量的燃料和宇航员生活物资，这对未来登陆火星的飞船有着极高的要求。如果飞船用核动力推进，从地球到火星往返只需三个月时间，不但节约时间、而且可以节省飞船空间，携带更多的科学设备和其他物资。
　　速度更快的航天飞船在很多方面上都占据优势，而核动力火箭给飞船加速的一种方法。与传统燃烧燃料的火箭或是现代太阳能电推进火箭相比，核动力火箭具有许多优势。
　　为什么要追求速度？
　　太空旅行的第一步涉及的就是用火箭将飞船发射进入轨道，人们在想到火箭发射时会在脑海中刻画出大型燃烧燃料的发动机，也就是发射火箭，由于地球重力的限制作用，在可预见的未来发射火箭都不太可能消失。
　　一旦飞船到达太空，事情就会变得有趣起来。为了逃脱地球的引力前往深空中的目的地，飞船需要额外的加速度，这个时候核系统就能发挥作用了。如果宇航员想要探索比月球或者火星更远的地方，他们将需要以非常非常快的速度前进。宇宙如此浩瀚，一切都遥不可及。
　　火箭速度更快对于长距离太空旅行来说更有利的原因有两个：一是安全性，二是时间性。
　　前往火星旅行的宇航员将会被暴露在非常高的辐射水平中，这可能导致严重的长期健康问题，例如癌症和不育症。辐射防护能起到一定的保护作用，但是它非常沉重，并且任务越长，需要的防护就越多。减少辐射暴露更好的方法则是更快地到达目的地。
　　宇航员的人身安全还只是其中一个好处。随着各大太空机构进一步深入太空，从无人探测飞行任务中尽可能快地获取数据变得非常重要。旅行者2号花了漫长的12年时间才到达海王星，飞掠过海王星时拍下了一些令人难以想象的照片。如果旅行者2号具有更快的推进系统，那么天文学家其实可以更早地获得这些照片和其中包含的信息。高速的优势显而易见，但为什么核系统更快些呢？
　　当下的系统
　　一旦飞船逃脱了地球的引力，在比较任何推进系统时都有三个重要方面需要考虑：
　　推力：系统能以多快的速度对飞船进行加速
　　质量效率：对于给定的燃料质量，系统可以产生多少推力
　　能量密度：给定质量的燃料可以产生多少能量
　　如今，最常用的推进系统是化学推进系统，即常规燃烧燃料的火箭推进系统，以及太阳能电推进系统。化学推进系统能提供很大的推力，但化学火箭的质量效率并不是特别高，火箭燃料的能量密度也不高。美国将宇航员送上月球的土星5号运载火箭在升空时产生了3500万牛顿的力，运载了（约36万升）的燃料。尽管大部分燃料用于使火箭进入轨道，但局限性显而易见：去任何地方都需要大量沉重的燃料。
　　土星5号运载火箭高约363英尺（110米），主要的组成部分是一个燃料箱。
　　电推进系统则是利用太阳能电池板产生的电能来产生推力，最常见的方法是使用电场对离子进行加速，例如在霍尔推力器中。电推进系统通常用于给卫星供电，其质量效率比化学推进系统高出5倍以上，但是相对而言电推进系统产生的推力却要小得多，大约只有3牛顿，换种更容易理解的说法，也就是只能在大约两个半小时内让汽车从0加速到97千米小时。电推进系统的能量来源，也就是太阳，本质上是取之无禁用之不竭的，但实际上航天器距离太阳越远，太阳能的作用就越微小。
　　核动力火箭之所以拥有前途，原因之一就在于它们提供的能量密度之大令人难以置信。核反应堆中使用的是铀（U）燃料，产生的能量密度比典型的化学火箭推进剂肼（N2H4）要高400万倍。与携带成千上万升的化学燃料相比，将少量铀燃料送入太空要容易得多。
　　除了能量密度，核动力系统的推力和质量效率又如何呢？
　　核动力系统的两种选择
　　第一种叫做核热推进，这种系统推力强大且效率适中。核热推进使用的是小型核裂变反应堆，类似于在核潜艇中发现的核裂变反应堆，常采用氢气作为工质兼冷却剂，工质流经反应堆后被加热，再经收缩扩张喷管高速喷出，进而提供推力。科学家们估计，相比化学动力驱动，由核热推进技术驱动的火星飞行任务在时长上要短2025。
　　核热推进系统的质量效率是化学推进系统的两倍以上，这意味着，在使用相同质量的推进剂，核热推进产生的推力是化学推进的两倍多，可提供的推力能达到10万牛顿，也就是足以让汽车在大约四分之一秒的时间内从0加速到97千米小时的速度。
　　第二种核动力火箭系统名为核电推进，目前还没有建成的核电系统，工作原理是利用大功率核裂变反应堆发电，将核能转换为电能，为霍尔推进器这样的电推进器提供动力。核电推进将具有非常高的质量效率，大约是核热推进系统的3倍。由于核反应堆可以产生极高的能量，因此可以同时为多个独立的电推进器供电以产生很大的推力。
　　核电推进系统不受太阳能的限制、具有很高的质量效率，并且可以提供相对较大的推力，因此是执行远程任务的最佳选择。尽管核电火箭拥有如此优越的长处，但在投入使用之前仍有许多技术问题待解决。
　　未来核热飞船的的艺术概念图。
　　核热推进系统的研究自1960年代以来就开始了，但到现在为止仍没有应用在太空飞行中。科学家估计核动力火箭或将于十年之内飞向太空。这项激动人心的进展无疑将开启太空探索的新纪元：人类将亲身前往火星或更远的星球，科学实验则将在我们的整个太阳系内外进行新的探索与发现。