火箭想要飞得更快，可能还得靠核动力推进

图片来源：Pixabay

美国航空航天局（NASA）和埃隆·马斯克（Elon Musk）都有着出征火星的梦，远距离航行的载人航天飞行任务也终将如期而至。但有一点你可能不会想到，那就是现代火箭的前进速度并没有过去那么快了。

速度更快的航天飞船在很多方面上都占据优势，而核动力火箭（nuclear powered rocket）就是给飞船加速的一种方法。与传统燃烧燃料的火箭或是现代太阳能电推进火箭相比，核动力火箭具有许多优势，但在过去的40年中，美国只有8次航天发射用到了核反应堆。

在2019年，规范核航天飞行的相关法规发生了变化，下一代火箭的工作也已经重新开始了。

为什么要追求速度？

太空旅行的第一步涉及的就是用火箭将飞船发射进入轨道，人们在想到火箭发射时会在脑海中刻画出大型燃烧燃料的发动机，也就是发射火箭，由于地球重力的限制作用，在可预见的未来发射火箭都不太可能消失。

一旦飞船到达太空，事情就会变得有趣起来。为了逃脱地球的引力前往深空中的目的地，飞船需要额外的加速度，这个时候核系统就能发挥作用了。如果宇航员想要探索比月球或者火星更远的地方，他们将需要以非常非常快的速度前进。宇宙如此浩瀚，一切都遥不可及。

火箭速度更快对于长距离太空旅行来说更有利的原因有两个：一是安全性，二是时间性。

前往火星旅行的宇航员将会被暴露在非常高的辐射水平中，这可能导致严重的长期健康问题，例如癌症和不育症。辐射防护能起到一定的保护作用，但是它非常沉重，并且任务越长，需要的防护就越多。减少辐射暴露更好的方法则是更快地到达目的地。

宇航员的人身安全还只是其中一个好处。随着各大太空机构进一步深入太空，从无人飞行任务中尽可能快地获取数据变得非常重要。旅行者2号（Voyager-2）花了漫长的12年时间才到达海王星，飞掠过海王星时拍下了一些令人难以想象的照片。如果旅行者2号具有更快的推进系统，那么天文学家其实可以更早地获得这些照片和其中包含的信息。

高速的优势显而易见，但为什么核系统更快些呢？

土星5号运载火箭高约363英尺（110米），主要的组成部分是一个燃料箱。

图片来源：迈克·捷策（Mike Jetzer）/heroicrelics.org, CC BY-NC-ND

图片汉化：哇喳

当下的系统

一旦飞船逃脱了地球的引力，在比较任何推进系统时都有三个重要方面需要考虑：

· 推力（Thrust）：系统能以多快的速度对飞船进行加速

· 质量效率（Mass efficiency）：对于给定的燃料质量，系统可以产生多少推力

· 能量密度（Energy density）：给定质量的燃料可以产生多少能量

如今，最常用的推进系统是化学推进系统（chemical propulsionsystem），即常规燃烧燃料的火箭推进系统，以及太阳能电推进系统（solar-powered electric propulsion system）。

化学推进系统能提供很大的推力，但化学火箭的质量效率并不是特别高，火箭燃料的能量密度也不高。将宇航员送上月球的土星5号运载火箭（Saturn V）在升空时产生了3500万牛顿的力，运载了95万加仑（约36万升）的燃料。尽管大部分燃料用于使火箭进入轨道，但局限性显而易见：去任何地方都需要大量沉重的燃料。

电推进系统则是利用太阳能电池板产生的电能来产生推力，最常见的方法是使用电场对离子进行加速，例如在霍尔推力器（Hall thruster）中。电推进系统通常用于给卫星供电，其质量效率比化学推进系统高出5倍以上，但是相对而言电推进系统产生的推力却要小得多，大约只有3牛顿，换种更容易理解的说法，也就是只能在大约两个半小时内让汽车从0加速到97千米/小时。电推进系统的能量来源，也就是太阳，本质上是取之无禁用之不竭的，但实际上航天器距离太阳越远，太阳能的作用就越微小。

核动力火箭之所以拥有前途，原因之一就在于它们提供的能量密度之大令人难以置信。核反应堆中使用的是铀（U）燃料，产生的能量密度比典型的化学火箭推进剂肼（N2H4）要高400万倍。与携带成千上万升的化学燃料相比，将少量铀燃料送入太空要容易得多。

除了能量密度，核动力系统的推力和质量效率又如何呢？

第一枚核热火箭建于1967年，在上图的背景中可以看到。前景是容纳反应堆的保护壳。

图片来源：NASA /维基百科

核动力系统的两种选择

工程师为太空旅行设计了两种主要类型的核动力系统。

第一种叫做核热推进（nuclear thermal propulsion），这种系统推力强大且效率适中。核热推进使用的是小型核裂变反应堆，类似于在核潜艇中发现的核裂变反应堆，常采用氢气作为工质（working substance）兼冷却剂，工质流经反应堆后被加热，再经收缩扩张喷管高速喷出，进而提供推力。NASA的工程师估计，相比化学动力驱动，由核热推进技术驱动的火星飞行任务在时长上要短20％-25％。

核热推进系统的质量效率是化学推进系统的两倍以上，这意味着，在使用相同质量的推进剂，核热推进产生的推力是化学推进的两倍多，可提供的推力能达到10万牛顿，也就是足以让汽车在大约四分之一秒的时间内从0加速到97千米/小时的速度。

第二种核动力火箭系统名为核电推进（nuclear electricpropulsion），目前还没有建成的核电系统，工作原理是利用大功率核裂变反应堆发电，将核能转换为电能，为霍尔推进器这样的电推进器提供动力。核电推进将具有非常高的质量效率，大约是核热推进系统的3倍。由于核反应堆可以产生极高的能量，因此可以同时为多个独立的电推进器供电以产生很大的推力。

核电推进系统不受太阳能的限制、具有很高的质量效率，并且可以提供相对较大的推力，因此是执行远程任务的最佳选择。尽管核电火箭拥有如此优越的长处，但在投入使用之前仍有许多技术问题亟待解决。

未来将人类带上火星的核热飞船的的艺术概念图。

图片来源：约翰·弗雷萨尼托工作室（John Frassanito＆Associates）/维基百科

为什么目前还没有核动力火箭呢？

核热推进系统的研究自1960年代以来就开始了，但到现在为止仍没有应用在太空飞行中。

1970年代，美国首次实施了一系列法规，基本上要求所有的核太空项目都要经过多个政府机构的逐案审查和批准，并且还要获得总统的明确批准。除此之外，核火箭系统研究的资金也非常短缺，这种大环境阻碍了用于太空探索核反应堆的进一步发展。

当特朗普政府在2019年8月发布总统备忘录（presidential memorandum）之时，这一切都发生了改变。在坚持保证核动力发射尽可能安全的前提下，政府的新指示允许使用少量核材料的核任务跳过多机构的批准程序，例如，只需像NASA这样的赞助机构证明任务符合安全建议即可；当然，更大型的核任务还是需要走完此前规定的一系列程序。

随着法规又有了这项新的修订，NASA在2019年的财政预算中获得了1亿美元用于发展核热推进系统。美国国防部高级研究计划局（Defense Advanced Research Projects Agency，DARPA）也在开发太空核热推进系统，旨在让美国国家安全行动能够触及地球轨道之外。

在停滞了60年之后，核动力火箭或将于十年之内飞向太空。这项激动人心的进展无疑将开启太空探索的新纪元：人类将亲身前往火星，科学实验则将在我们的整个太阳系内外进行新的探索与发现。

参考来源：

https://theconversation.com/to-safely-explore-the-solar-system-and-beyond-spaceships-need-to-go-faster-nuclear-powered-rockets-may-be-the-answer-137967

图片来源：Pixabay

美国航空航天局（NASA）和埃隆·马斯克（Elon Musk）都有着出征火星的梦，远距离航行的载人航天飞行任务也终将如期而至。但有一点你可能不会想到，那就是现代火箭的前进速度并没有过去那么快了。

速度更快的航天飞船在很多方面上都占据优势，而核动力火箭（nuclear powered rocket）就是给飞船加速的一种方法。与传统燃烧燃料的火箭或是现代太阳能电推进火箭相比，核动力火箭具有许多优势，但在过去的40年中，美国只有8次航天发射用到了核反应堆。

在2019年，规范核航天飞行的相关法规发生了变化，下一代火箭的工作也已经重新开始了。

为什么要追求速度？

太空旅行的第一步涉及的就是用火箭将飞船发射进入轨道，人们在想到火箭发射时会在脑海中刻画出大型燃烧燃料的发动机，也就是发射火箭，由于地球重力的限制作用，在可预见的未来发射火箭都不太可能消失。

一旦飞船到达太空，事情就会变得有趣起来。为了逃脱地球的引力前往深空中的目的地，飞船需要额外的加速度，这个时候核系统就能发挥作用了。如果宇航员想要探索比月球或者火星更远的地方，他们将需要以非常非常快的速度前进。宇宙如此浩瀚，一切都遥不可及。

火箭速度更快对于长距离太空旅行来说更有利的原因有两个：一是安全性，二是时间性。

前往火星旅行的宇航员将会被暴露在非常高的辐射水平中，这可能导致严重的长期健康问题，例如癌症和不育症。辐射防护能起到一定的保护作用，但是它非常沉重，并且任务越长，需要的防护就越多。减少辐射暴露更好的方法则是更快地到达目的地。

宇航员的人身安全还只是其中一个好处。随着各大太空机构进一步深入太空，从无人飞行任务中尽可能快地获取数据变得非常重要。旅行者2号（Voyager-2）花了漫长的12年时间才到达海王星，飞掠过海王星时拍下了一些令人难以想象的照片。如果旅行者2号具有更快的推进系统，那么天文学家其实可以更早地获得这些照片和其中包含的信息。

高速的优势显而易见，但为什么核系统更快些呢？

土星5号运载火箭高约363英尺（110米），主要的组成部分是一个燃料箱。

图片来源：迈克·捷策（Mike Jetzer）/heroicrelics.org, CC BY-NC-ND

图片汉化：哇喳

当下的系统

一旦飞船逃脱了地球的引力，在比较任何推进系统时都有三个重要方面需要考虑：

· 推力（Thrust）：系统能以多快的速度对飞船进行加速

· 质量效率（Mass efficiency）：对于给定的燃料质量，系统可以产生多少推力

· 能量密度（Energy density）：给定质量的燃料可以产生多少能量

如今，最常用的推进系统是化学推进系统（chemical propulsionsystem），即常规燃烧燃料的火箭推进系统，以及太阳能电推进系统（solar-powered electric propulsion system）。

化学推进系统能提供很大的推力，但化学火箭的质量效率并不是特别高，火箭燃料的能量密度也不高。将宇航员送上月球的土星5号运载火箭（Saturn V）在升空时产生了3500万牛顿的力，运载了95万加仑（约36万升）的燃料。尽管大部分燃料用于使火箭进入轨道，但局限性显而易见：去任何地方都需要大量沉重的燃料。

电推进系统则是利用太阳能电池板产生的电能来产生推力，最常见的方法是使用电场对离子进行加速，例如在霍尔推力器（Hall thruster）中。电推进系统通常用于给卫星供电，其质量效率比化学推进系统高出5倍以上，但是相对而言电推进系统产生的推力却要小得多，大约只有3牛顿，换种更容易理解的说法，也就是只能在大约两个半小时内让汽车从0加速到97千米/小时。电推进系统的能量来源，也就是太阳，本质上是取之无禁用之不竭的，但实际上航天器距离太阳越远，太阳能的作用就越微小。

核动力火箭之所以拥有前途，原因之一就在于它们提供的能量密度之大令人难以置信。核反应堆中使用的是铀（U）燃料，产生的能量密度比典型的化学火箭推进剂肼（N2H4）要高400万倍。与携带成千上万升的化学燃料相比，将少量铀燃料送入太空要容易得多。

除了能量密度，核动力系统的推力和质量效率又如何呢？

第一枚核热火箭建于1967年，在上图的背景中可以看到。前景是容纳反应堆的保护壳。

图片来源：NASA /维基百科

核动力系统的两种选择

工程师为太空旅行设计了两种主要类型的核动力系统。

第一种叫做核热推进（nuclear thermal propulsion），这种系统推力强大且效率适中。核热推进使用的是小型核裂变反应堆，类似于在核潜艇中发现的核裂变反应堆，常采用氢气作为工质（working substance）兼冷却剂，工质流经反应堆后被加热，再经收缩扩张喷管高速喷出，进而提供推力。NASA的工程师估计，相比化学动力驱动，由核热推进技术驱动的火星飞行任务在时长上要短20％-25％。

核热推进系统的质量效率是化学推进系统的两倍以上，这意味着，在使用相同质量的推进剂，核热推进产生的推力是化学推进的两倍多，可提供的推力能达到10万牛顿，也就是足以让汽车在大约四分之一秒的时间内从0加速到97千米/小时的速度。

第二种核动力火箭系统名为核电推进（nuclear electricpropulsion），目前还没有建成的核电系统，工作原理是利用大功率核裂变反应堆发电，将核能转换为电能，为霍尔推进器这样的电推进器提供动力。核电推进将具有非常高的质量效率，大约是核热推进系统的3倍。由于核反应堆可以产生极高的能量，因此可以同时为多个独立的电推进器供电以产生很大的推力。

核电推进系统不受太阳能的限制、具有很高的质量效率，并且可以提供相对较大的推力，因此是执行远程任务的最佳选择。尽管核电火箭拥有如此优越的长处，但在投入使用之前仍有许多技术问题亟待解决。

未来将人类带上火星的核热飞船的的艺术概念图。

图片来源：约翰·弗雷萨尼托工作室（John Frassanito＆Associates）/维基百科

为什么目前还没有核动力火箭呢？

核热推进系统的研究自1960年代以来就开始了，但到现在为止仍没有应用在太空飞行中。

1970年代，美国首次实施了一系列法规，基本上要求所有的核太空项目都要经过多个政府机构的逐案审查和批准，并且还要获得总统的明确批准。除此之外，核火箭系统研究的资金也非常短缺，这种大环境阻碍了用于太空探索核反应堆的进一步发展。

当特朗普政府在2019年8月发布总统备忘录（presidential memorandum）之时，这一切都发生了改变。在坚持保证核动力发射尽可能安全的前提下，政府的新指示允许使用少量核材料的核任务跳过多机构的批准程序，例如，只需像NASA这样的赞助机构证明任务符合安全建议即可；当然，更大型的核任务还是需要走完此前规定的一系列程序。

随着法规又有了这项新的修订，NASA在2019年的财政预算中获得了1亿美元用于发展核热推进系统。美国国防部高级研究计划局（Defense Advanced Research Projects Agency，DARPA）也在开发太空核热推进系统，旨在让美国国家安全行动能够触及地球轨道之外。

在停滞了60年之后，核动力火箭或将于十年之内飞向太空。这项激动人心的进展无疑将开启太空探索的新纪元：人类将亲身前往火星，科学实验则将在我们的整个太阳系内外进行新的探索与发现。

参考来源：

https://theconversation.com/to-safely-explore-the-solar-system-and-beyond-spaceships-need-to-go-faster-nuclear-powered-rockets-may-be-the-answer-137967

智能化”将是未来汽车的发展趋势 长城H4智能科技是亮点

随着低碳经济的提出和节能减排的号召，绿色汽车、共享出行、节能减排已经成为当今汽车工业发展的主旋律，然而，面对现代社会汽车增多和日益突出的交通拥堵问题、安全问题，仅有这些还是不够的，未来的新能源汽车与车辆“智能化”相结合，这将成为汽车工业的发展方向。

智能：未来汽车发展趋势，汽车智能化需要技术突破

随着汽车电子技术的发展，汽车智能化技术正在逐步得到应用，这种技术使汽车的操纵越来越简单，动力性和经济性越来越高，行驶安全性越来越好，因此，智能化是未来汽车发展的趋势。

有消息指出：未来城市交通面临的挑战主要来自三个方面：能源消耗、尾气排放、安全及拥堵。针对这些挑战，对汽车技术的研究也将发生变化，从传统的以石油为能源进行内燃机的研究转变为以电和氢为能源的汽车电气化、智能化的研究。今后汽车社会将步入“车联网”时代

汽车的“绿色”和“智能化”是相辅相成、共同发展的。绿色汽车以低排放和零排放为标志，部分或者全部以电机驱动，其结果是汽车电气化。汽车电气化已经进入汽车各个系统，这个趋势将进一步加快，并将带来汽车工业革命性的变化。而汽车电气化时代的到来为汽车智能化的发展奠定了必要的技术基础，从传统汽车向智能汽车的转变需要在许多技术上实现突破。

我国智能汽车的现状、对策级发展趋势

“智能汽车”是在普通车辆的基础上增加先进的传感器识别技术（如雷达、摄像等）、自动驾驶技术、人工智能技术、ADAS及执行器等技术，通过车载传感系统和信息终端实现与人—车—路—云等的信息交换，使车辆具备智能的环境感知能力，使之能够自动分析车辆行驶的安全和及时处理突发状况，通过AI替代人为操作，并实现车辆按照人的意愿到达目的地并获得良好的交互体验。在汽车产业方面，我国总体水平处于国际领先地位，自主品牌市场份额逐年提高，关键零部件供给能力明显增强，新能源汽车产业体系日渐完善，电池、电机、电控及整车具有较强的国际竞争力，这为智能汽车的发展奠定了坚实的基础。在网络通信方面，我国互联网、信息通信等领域涌现一批世界级领军企业，移动通信和互联网运营服务能力位居世界前列，也为智能汽车发展积蓄了重要力量。、

长城哈弗H4重点蓄力智能化科技

哈弗H4的9英寸中控屏集成了百度Carlife手机互联、车联网应用，可以在线新闻播报、查询天气及股票信息、预订酒店、机票等等，它就像智能手机一样，配合上高识别能力的语音系统，让我们握手方向盘，也能完成一些事物的处理。

哈弗互联2.0系统，可以通过多媒体显示屏、车内后视镜以及手机APP来实现远程控制，例如：一键开关空调、引擎、车门锁、一键救援、导航等功能。冬天或者夏天在用车前开启空调，远程空调开关可以让车主时刻处在一个舒适的用车环境。当然了，这套哈弗互联2.0系统的功能不止如此，车辆定位功能可以让车主设置保护区域，这套系统的车辆定位功能，可以让车主设置1km—500km的保护围栏，当车辆离开此范围，或车门异常打开后，车主都会收到提醒。此外，该系统还查看胎压以及剩余油量信息，实时掌握车辆状态，也就会避免生活中很多尴尬的情况出现，更加从容的出行也正是我们所需要的。

通过功能按键可实现一键导航、一键道路救援、紧急救援功能。按下I-Call(一键导航)按键，直接呼入呼叫中心提出诉求，坐席人员会直接把您需要的导航信息、酒店、加油站及商场等信息发送到中控屏幕上。如果车辆在路上无法行驶，可以按下B-Call道路救援按键，呼叫中心就直接派单到最近的4S店，为车主提供服务。

科技强化安全，用车也就更省心。

哈弗H4全车配备了360环视功能，让驾驶者无死角车身四周状况避免剐蹭，全系标配博世第9代ESP车身稳定系统，集成TCS牵引力控制、HHC／HDC上下坡辅助功能，使整车的操控性能更加稳定，让操控更安心。哈弗H4的车道偏离预警系统更是值得一提，如果驾驶员在驾驶途中走神或者疲惫，处于在无意识状态下的时候，会发出警报声提醒你将爱车拉回正确车道。

2017年度十佳发动机称号，长城哈弗获“中国心”

哈弗H4搭载了一台1.5GDIT发动机，集成了缸内直喷、CVVL连续可变气门升程，并集成进排气双VVT、中置喷油器、电控增压器、缸盖集成排气歧管、二级变排量机油泵等先进技术。在发动机技术上实现了中国品牌科技的进步。7DCT湿式双离合变速器，换挡平顺，其性能已超过一些合资品牌，让哈弗H4拥有超强的动力和出色的燃油经济性。

哈弗H4炫酷的外观和太空舱一样的内饰，科技感无处不在，看不到的与看得到的，都体现在方方面面，而细节的精致刻画也保证了绝对的品质感。全套自主研发的动力技术足以体现品牌的硬实力，可以说哈弗已经引领了中国自主品牌市场。“智能化”科技改变着汽车也改变着人们的生活，长城哈弗H4就是这样一款汽车，让最先进的科技充斥车内，让你的人车生活更加精彩。

转自凤凰网商讯

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