核熱推進技術綜述

廖宏圖

（上海空間推進研究所，上海200233）

0 引言

空間活動的核心是推進系統，而單位質量推進劑在單位時間內能夠獲得的能量及其能夠持續的時間直接決定所能夠開展的空間活動的范圍與規模。目前所用的推進方式包括化學推進系統和基于太陽能的電推進系統，這兩種推進方式均有其自身的不足，不能滿足日益發展的航天活動的需要。

化學推進的能量直接取自推進劑本身所攜帶的化學能，因此單位推進劑所能獲得的最大能量是有限的，也就是化學推進的比沖存在一個理論上限。最高能的常用化學推進劑是氫/氧，單位質量推進劑攜能13 MJ/kg，其最大理論比沖約

太陽能電推進的能量取自太陽能，因此單位質量推進劑所能獲得的能量，也就是其比沖沒有理論限制，但太陽能需要用太陽電池陣收集，而太陽能流密度(太陽常數)是有限的（如地球附近真空太陽常數僅1.3 KW/m2），要獲得高推力、高比沖就需要高能量功率，因而需要非常大面積的太陽能電池陣。一個例子：太陽電池轉換效率20%，電推力器效率60%，若發動機比沖10000 s，要獲得10 N推力需要的電功率是：0.5×(10000×9.8)×(1×9.8)/0.6=800 kWe，在地球附近真空，需要的太陽電池陣面積為：800/1.3/0.2=3078 m2，約半個標準足球場大小。另一方面，隨著與太陽距離的增加，太陽常數按平方反比關系下降，而且在陰影處的太陽常數為零，使得太陽電推進的應用受到了極大限制。

相比于化學能，單位核物質所攜帶的核能極高，如每公斤鈾-235完全裂變釋放的能量達8×107MJ/kg。……