美國又緊張:我核動力航飛具材料優勢？

這兩天，中國計畫研製核動力太空梭成為了熱點，有意思的是，對於“中國核動力太空梭”這個熱詞，最多提到不是中國媒體，反而是美國媒體。

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11月17日，美國知名雜誌月刊《大眾機械》報導稱，不要再用輕視的態度去看待中國航太，中國人已經將兩個太空站送入軌道，空間站建設穩步順利，根據最近公佈的路線圖，中國正在尋求在未來幾十年內建造一個可重複使用的火箭，一個大型貨運火箭和一個核動力太空梭。

據瞭解，未來的航太路線圖由中國航太科技集團公司發佈。中航是建立中國長征火箭系列成功的公司，其路線圖將公司的目標從今年年底一直延續到2045年。屆時，中國將運用各種類型的運載火箭，包括核動力空間穿梭機和其他能夠完成多星際往返旅行、小行星採礦的航天器，建設像空間太陽能電站這樣的的特大項目及可以利用太空資源運行的其他航太設備，而且到那時，平民百姓將可以乘坐可重複使用的運載火箭在太空旅行。”

然而，美國的批評者指出，中國還沒有建造核動力航空母艦，仍然在克服傳統火箭技術的一些基本問題，設想太過激進。而核動力火箭或太空梭的概念並不新鮮，美國在1955年到1972年期間進行了研究和重大地面試驗，以確定這種系統的可行性。近來，美國已經取得了領先和進展，有報導稱美國國家航空航天局(NASA)將開始測試一種激進的“核發動機”，它不僅將用於太空航行，還將為未來登陸火星表面的宇航員提供建設基地的電力。

總之未來無限期待，但中國仍有很長的一段路要走。這裡我們可以稍微探討一下，在未來的核動力火箭或航太飛船中，鎢將可能應用在哪些地方。

——核動力火箭或太空梭的核心就是需要先建立核反應爐，而反應堆的必然離不開遮罩材料，鎢本身具有熔點高，密度大、耐磨性高、耐腐燭性好、機械強度高、摩擦係數小等特點。在反應堆中，鎢普遍用來做遮罩件和密封件，這是核反應爐的必要設施，用於保證宇航員的身體健康和生命安全。

——火箭噴嘴是火箭推力室的重要組成部分。鎢銅是眾所周知的發汗材料，在高溫(3000℃或更高)使用時,其兩相組織中所含的銅將發生汽化而吸收大量的熱量,從而顯著降低鎢銅器件表面的溫度,保證了火箭噴嘴在高溫下的正常運轉。火箭高溫高速氣流燒蝕、沖刷的器件就是鎢銅材料做的，,如燃氣舵、噴管喉襯、鼻錐等，這是任何動力燃料的火箭都必需的。

——現有火箭的結構，結構和引擎占了成本的大頭，燃料只是成本中微不足道的一部分，但是從重量看，燃料卻占了絕大部分，目前火箭上天的重量是以克計算的，每增加一克就要增加火箭成本造價，這也是為什麼特性優良的鎢材料並沒有過多地被用於航太發動機的設計中，而未來，採用核動力發動機將不再需要擔心重量問題，科技人員將可以毫無顧忌地使用最好最合適的材料來製造航太發動機引擎，鎢也因此將可能更多地被應用於航太發動機的製造材料中。

近來就有報導稱，美國宇航局正在尋求創新的，具有成本效益的核動力發動機技術方案，以開闢太陽系新的道路，根據在核領域的技術經驗，他們正設計和測試一種低成本，有前途的低濃縮鈾（LEU）基核熱引擎和“金屬陶瓷”陶瓷金屬燃料元件技術，而陶瓷金屬主要成分的就包含純鎢。

——在太空航行中，太空梭將直接面對太空輻射和太陽射線，這就需要具有優異的耐宇宙射線輻照、濾紫外線、熱穩定及光學性能的塗層材料來保駕護航，確保太空梭在惡劣環境中長期穩定運行，而在飛機表層塗上含鎢的塗層材料如碳化鎢、鎢酸銫等就可以有效保護太空梭的外層並減少輻射危害。

關於鎢在航太領域的應用，相信在不久的將來，鎢鉬鈦錸等材料優勢在航太應域的新應用將隨著探索“紅色星球”的興趣再次凸顯優勢。認識到探測火星及其以外星球的潛在價值，中、美、俄及歐洲已經開始對核熱推進器進行新的研究。核推進可能是提供太空航行唯一可行的技術選擇，而以目前的技術經驗和經濟實力來評估，只有中國和美國具備研製核動力火箭的能力，中國也好，美國也罷，這項研究的意義不限於國別，而是關係到整個人類的未來，值得期待。

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