搁浅的猎户座计划 – 星明天文台

作者|冯梓洋

审核|黄坚

编辑|王启元

上个世纪60年代，美国为了在冷战时期的军备竞赛中展现自己的科技力量，同时消耗自己的竞争对手苏联，超前地提出了一个疯狂大胆的计划，这就是历史上最异想天开的航天计划——猎户座计划（Project Orion）。该计划旨在建造一艘以原子弹为动力的星际飞船“猎户座”，以抵达约5500万千米以外的火星。整个飞船有60层楼高，重达10000多吨，外形像一颗子弹头，飞船尾部推进盘直径为41米，预计能搭载40至150名宇航员。根据计划猎户座飞船只需要125天就可以着陆上火星，比中国的天问一号登陆火星的所需时间还要短170多天。

猎户座飞船核脉冲发动机示意图（图片来源于NASA）

与化学燃料的推进方式相比，以核动力推进的猎户座飞船具有很大的优势，与同样重量的燃料相比较，核动力能释放比普通燃料多数百万倍的能量。不同于人类的普通核裂变推进，该飞船采用的是一种核脉冲的形式推动飞船。当猎户座飞船升空后，其尾部每隔10秒将发射一枚相当于2万吨TNT当量的小型原子弹，飞船会携带大约两万颗小型的原子弹，发射核弹之后宇航员会接着发射含氢塑胶制作的固体圆盘，利用在飞船后面的核弹蒸发这些塑料圆盘，让其成为高热的等离子浆，等离子浆将会四处发散，一些会撞击到飞船尾部的金属推进盘进行反弹，从而推动飞船以光速的10%高速行驶，这样能实现发动机的高比冲，高推力。这与刘慈欣老师在《三体》中描述的阶梯计划很相似。

猎户座计划飞船设计图（图片来源于renderosity.com）

猎户座计划的实施十分曲折。它最初诞生于美国圣迭戈的通用原子能公司，由美国著名物理学家弗里曼·戴森（Freeman Dyson）和核物理学家泰德·泰勒（Ted Taylor）提出，在计划取得一定进展后，先进技术研究规划署（DARPA）对此产生了兴趣，为猎户座计划提供了100万美元的经费。但由于该计划没有受到社会的认可，DARPA不再以国家安全为理由支持猎户座计划，于是该计划的参与人员向NASA和空军方面强行推销，以此争取研究经费，终于这次推销因为核动力的前沿价值奏效了，获得了双方的支持。然而好景不长，1963年，英国、美国和苏联签署了禁止大气层核试验条约，导致该计划受到严重打击，毕竟对大气的核污染是这项计划最头疼的问题。加之美国阿波罗登月计划吸引了NASA大量的资金投入，猎户座计划逐渐失去了NASA的经费支持，最终被迫停止。

物理学家弗里曼·戴森（图片来源于NASA）

抛开当时的政治因素，该计划的终止也是必然的。虽然说猎户座计划在理论上是可行的，但最致命的问题在于原子弹释放时会产生严重的核辐射尘污染，即放射性落下灰，对地球的大气层及地球的生物影响巨大，会造成不可逆转的生态灾难；此外，1颗相当于2万吨TNT的原子弹所产生的能量，就算是飞船也不一定能禁得起考验，更不用说人体了。该计划的参与者所提出的设想也非常大胆，想以核脉冲的方式接近光速的10%。光速的10%是什么概念？以这个速度完全能在40年后到达4.2光年外的比邻星。这一设想过于超前，就算以现在的科学技术也难以实现，更别提上个世纪60年代了。

虽说仅仅过了七年时间猎户座计划就终止了，但它的技术在未来也许是能够实现的。核脉冲技术是未来太空航行很高效的推进方式，巨型航天器的建造离不开高比冲的核脉冲发动机。如果能利用可控核聚变就能避免污染的问题，因此在猎户座计划之后英国星际学会也接着提出了利用核聚变的达代罗斯计划，达代罗斯计划要在燃烧室中用磁场束缚反应燃料，产生核聚变的微爆，向后喷射出等离子体，以比猎户座计划更高效的方式推动飞船。当然这个计划也是以失败而告终，毕竟这些计划在当时都非常不切实际。