美国又紧张:我核动力航飞具材料优势？

这两天，中国计划研制核动力航天飞机成为了热点，有意思的是，对于“中国核动力航天飞机”这个热词，最多提到不是中国媒体，反而是美国媒体。

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11月17日，美国知名杂志月刊《大众机械》报道称，不要再用轻视的态度去看待中国航天，中国人已经将两个太空站送入轨道，空间站建设稳步顺利，根据最近公布的路线图，中国正在寻求在未来几十年内建造一个可重复使用的火箭，一个大型货运火箭和一个核动力航天飞机。

据了解，未来的航天路线图由中国航天科技集团公司发布。中航是建立中国长征火箭系列成功的公司，其路线图将公司的目标从今年年底一直延续到2045年。届时，中国将运用各种类型的运载火箭，包括核动力空间穿梭机和其他能够完成多星际往返旅行、小行星采矿的航天器，建设像空间太阳能电站这样的的特大项目及可以利用太空资源运行的其他航天设备，而且到那时，平民百姓将可以乘坐可重复使用的运载火箭在太空旅行。”

然而，美国的批评者指出，中国还没有建造核动力航空母舰，仍然在克服传统火箭技术的一些基本问题，设想太过激进。而核动力火箭或航天飞机的概念并不新鲜，美国在1955年到1972年期间进行了研究和重大地面试验，以确定这种系统的可行性。近来，美国已经取得了领先和进展，有报道称美国国家航空航天局(NASA)将开始测试一种激进的“核发动机”，它不仅将用于太空航行，还将为未来登陆火星表面的宇航员提供建设基地的电力。

总之未来无限期待，但中国仍有很长的一段路要走。这里我们可以稍微探讨一下，在未来的核动力火箭或航天飞船中，钨将可能应用在哪些地方。

——核动力火箭或航天飞机的核心就是需要先建立核反应堆，而反应堆的必然离不开屏蔽材料，钨本身具有熔点高，密度大、耐磨性高、耐腐烛性好、机械强度高、摩擦系数小等特点。在反应堆中，钨普遍用来做屏蔽件和密封件，这是核反应堆的必要设施，用于保证宇航员的身体健康和生命安全。

——火箭喷嘴是火箭推力室的重要组成部分。钨铜是众所周知的发汗材料，在高温(3000℃或更高)使用时,其两相组织中所含的铜将发生汽化而吸收大量的热量,从而显著降低钨铜器件表面的温度,保证了火箭喷嘴在高温下的正常运转。火箭高温高速气流烧蚀、冲刷的器件就是钨铜材料做的，,如燃气舵、喷管喉衬、鼻锥等，这是任何动力燃料的火箭都必需的。

——现有火箭的结构，结构和引擎占了成本的大头，燃料只是成本中微不足道的一部分，但是从重量看，燃料却占了绝大部分，目前火箭上天的重量是以克计算的，每增加一克就要增加火箭成本造价，这也是为什么特性优良的钨材料并没有过多地被用于航天发动机的设计中，而未来，采用核动力发动机将不再需要担心重量问题，科技人员将可以毫无顾忌地使用最好最合适的材料来制造航天发动机引擎，钨也因此将可能更多地被应用于航天发动机的制造材料中。

近来就有报道称，美国宇航局正在寻求创新的，具有成本效益的核动力发动机技术方案，以开辟太阳系新的道路，根据在核领域的技术经验，他们正设计和测试一种低成本，有前途的低浓缩铀（LEU）基核热引擎和“金属陶瓷”陶瓷金属燃料元件技术，而陶瓷金属主要成分的就包含纯钨。

——在太空航行中，航天飞机将直接面对太空辐射和太阳射线，这就需要具有优异的耐宇宙射线辐照、滤紫外线、热稳定及光学性能的涂层材料来保驾护航，确保航天飞机在恶劣环境中长期稳定运行，而在飞机表层涂上含钨的涂层材料如碳化钨、钨酸铯等就可以有效保护航天飞机的外层并减少辐射危害。

关于钨在航天领域的应用，相信在不久的将来，钨钼钛铼等材料优势在航天应域的新应用将随着探索“红色星球”的兴趣再次凸显优势。认识到探测火星及其以外星球的潜在价值，中、美、俄及欧洲已经开始对核热推进器进行新的研究。核推进可能是提供太空航行唯一可行的技术选择，而以目前的技术经验和经济实力来评估，只有中国和美国具备研制核动力火箭的能力，中国也好，美国也罢，这项研究的意义不限于国别，而是关系到整个人类的未来，值得期待。（中钨在线：伟平）

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