地球上那些庫存原子彈，有更好的出路嗎？

最新 06-02

早在20世紀初，得知居里夫人提煉出放射性元素鐳之後，俄國航天之父齊奧爾科夫斯基就預言：「一噸重的火箭只要用一小撮鐳，就足以掙斷與太陽系的一切引力聯繫。」為了實現齊奧爾科夫斯基的預言，向更遙遠的宇宙深處進發，科學家一直都潛心研製一種能長時間高速運行的航天運載工具——核火箭。

俄國航天之父齊奧爾科夫斯基（google）

20世紀30年代，物理學家認識到，原子核是由質子和中子組成的，強大的核力把質子和中子緊密地結合在一起。由於核力異常強大，要分裂原子核或把原子核融合到一起是極其困難的。但是，只要能讓原子核分裂或結合，就會釋放出巨大的能量。這種能量就是核能。有兩種方法獲取核能：裂變和聚變。質量較大的原子核分裂成質量較小的原子核時會釋放出巨大的能量，即核裂變；質量較小的原子核聚合成質量較大的原子核，也會釋放出巨大的能量，即核聚變。

核裂變與核聚變

煤、石油、天然氣等礦物燃料燃燒時釋放的能量，來自碳、氫、氧的化合反應。一般化學炸藥如TNT爆炸時釋放的能量，來自化合物的分解反應。無論哪種化學反應，碳、氫、氧、氮等原子核都沒有變化，只是各個原子之間的組合狀態有了變化。核反應與化學反應則不一樣。在核裂變或核聚變反應里，參與反應的原子核都轉變成其他原子核，原子也發生了變化。過去，人們把利用核反應產出能量的武器稱為原子武器。但實質上是原子核的反應與轉變，所以叫核武器更為確切。核武器爆炸時釋放的能量，比只採用化學炸藥的常規武器要大得多。例如，1千克鈾全部裂變釋放的能量為8×1013焦耳，比1千克TNT炸藥爆炸釋放的能量4.19×106焦耳大2000萬倍。

最右側的蘑菇雲是「沙皇炸彈」，它是冷戰期間蘇聯所製造的氫彈，總共製造兩枚，其中一枚於1961年10月30日在新地島試爆，另一枚作為研究與備用。它是人類至今所引爆過所有種類的炸彈中，體積、重量和威力上均為最強大的炸彈，ft代表英寸。（youtube）

自從科學家在1938年發現了核裂變的秘密後，一個毀滅的夢魘就在人類頭上揮之不去。由於第二次世界大戰的需要，核裂變被首先用於製造威力巨大的核武器——原子彈。廣島與長崎的毀滅加速了戰爭的結束，新的更大威力的核聚變武器——氫彈——又登上歷史舞台，有識之士開始擔心人類未來的命運。掌握了如此巨大力量的人類將走上自我毀滅之路還是繼續發展下去？科學家通過開發核技術的和平運用給出了自己的答案。

這是上圖左側兩個最小的原子彈：胖子和小男孩，它們是第二次世界大戰時美國在日本廣島和長崎投擲的原子彈的名稱，作為參照物左側兩個建築物分別是帝國大廈和世界上最高的建築迪拜的哈利法塔，ft代表英寸。（youtube）

核火箭的設想最早由美國核科學家烏拉姆提出。其原理是使一顆顆小型原子彈在飛船尾部相繼爆炸而產生推力。如果每顆原子彈的爆炸當量為1000噸TNT，估計爆炸50顆原子彈後飛船速度可達12千米/秒。1958年，美國核科學家泰勒在此基礎上提出了「獵戶座」計劃。安裝泰勒的設想，每顆原子彈的爆炸當量為2000噸TNT，爆炸50顆這樣的原子彈後，飛船的最大速度可達70千米/秒。該計劃被用於發射大型載人行星際探索船，可以用125天飛到火星，用3年時間飛到土星。

獵戶座火箭外形的想像圖（NASA）

獵戶座火箭採用核裂變脈衝推進的方式前進。簡單來說，就是用一連串原子彈爆炸來推動飛船。因為原子彈是彼此分開的個體，所以發動機採用脈衝的方式工作，而不是連續運轉。類似於汽車發動機，雖然燃燒的最高溫度遠大於氣缸和活塞的熔點，但是發動機仍然保持完好。這是因為氣缸內部達到最高溫度的時間，同整個循環工作周期相比僅僅是很短的一瞬間。