太空拖船OR战舰？“宙斯”核动力项目渐露峥嵘

文/兰顺正

▲ 俄罗斯公开的“宙斯”核动力太空拖船在太空工作的3D动画

俄罗斯在2021莫斯科航展上展出的“宙斯”核动力太空拖船TEM的概念惊掉了很多人的下巴，它的造型如同星际战舰，可以执行从地球到月球、地球到火星、月球到火星的远距离运输任务，可以执行地球附近的航天器轨道调整任务，大大节省火箭发射的费用，而且寿命长达几十年。

从外形上看，所谓的“宙斯”核动力太空拖船的确科幻，尾部是拥有4台发动机喷嘴的推力模块和核反应堆，中间是长长的可以收缩抽拉的支撑桁架，以及三棱刺布局折叠的太阳能电池板，可以伸开和反转，完全伸开后，面积是现在的3倍。而头部则是框架结构的载荷平台。之所以这样设计，是要让头部的载荷尽可能远离尾部的核反应堆，远离辐射的影响。

近日据俄罗斯卫星通讯社报道，俄罗斯国家航天集团参与研发“宙斯”核动力太空拖船的“军火库”设计局文件显示，这艘配装兆瓦级核动力装置的拖船将具备太空作战能力。尽管只有寥寥数语，但是在太空军事化日益严峻的当下，该则消息再次引起了各界对于俄罗斯“宙斯”核动力太空项目的关注。

▲ 可以收缩抽拉的支撑桁架

▲ “宙斯”核动力太空拖船的三维图

马力强劲的俄罗斯“拖船”

近年来，随着人类对于太空探索步伐的加快，空间核动力技术开始愈加受到一些航天大国的重视。空间核动力技术是将核能转换成热能、电能或推进的动力来满足航天器飞行需求的技术。相比化学燃料、离子推进和太阳能推进等技术，空间核动力技术具有抗辐射能力强、体积小、重量轻、寿命长、窗口利用率高等优点。而长期在制裁困境中跋涉的俄罗斯面对美国在太空领域的强势地位以及中国的十足后劲，深感必须有所作为，才能不沦为太空中的“二流国家”，而空间核动力技术就是俄罗斯的发力点之一。

自上世纪70年代以来，科罗廖夫能源火箭航天集团和许多企业就一直在进行用于制造轨道间拖船的核动力装置的开发，迄今为止，在该领域俄罗斯拥有不小的发言权。之前有报道指出，对于俄罗斯而言，发展空间核动力技术具备多方面的应用潜力，诸如用于建立月球基地、载人火星考察、星际航行等太空研究探索任务，以低成本将航天器送入高轨，或者用于太空垃圾清除，保护地球免受彗星、陨石威胁等。

俄罗斯核动力太空拖船项目始于十多年前。2009年10月，俄罗斯航天局长向总统提出了“基于兆瓦级核能动力装置的运输-动力模块舱”重大创新项目，拟建造带有核动力装置的空间运输系统。项目于2010年6月获批，由俄罗斯航天局（现俄罗斯国家航天集团公司）与原子能国家集团公司共同负责项目的方案设计。该拖船称为“宙斯”（而科研和试验设计工作称作“核心”），旨在增强深空运输大型货物的能力，以及用于在太阳系的其他行星上建立永久性基地。

从结构上讲，太空拖船将是具有开放式体系结构的运输动力模块。它的主要特征是能够长时间从兆瓦级核反应堆自主产生能量，同时具有运输各种有效载荷的能力。其中，作为项目核心的“兆瓦级核能动力装置”，其研制工作由俄罗斯凯尔迪什研究中心牵头，多家企业和机构参与（据称“军火库”设计局建议的在未来俄罗斯火星基地建造的核电站也使用该反应堆）。该装置由能源组件和电推进组件两大部分构成。能源组件利用核反应堆产生电能，主要包括3个部分：用于加热工质的核反应堆装置、用于热能转换为电能的涡轮发电机-压缩机装置，以及用于向空间散热降温的制冷辐射器装置。电推进组件利用电能产生推力，由12个霍尔稳态等离子电推进器组成。具体工作原理是：位于飞船艏部的核反应堆加热到1600摄氏度的温度并产生热量，借助涡轮机启动发电机，将机械能转化为电能，电能则在离子发动机中产生等离子体，从而使整个结构缓慢而长时间地加速。

在过去的十多年中，“宙斯”一直是俄罗斯太空计划中一个优先研发项目。俄罗斯国家航天集团公司在其2018年年度报告中称，有关基于兆瓦级核动力推进装置太空拖船的第一个项目已完成。2019年俄罗斯公布了首个全尺寸核动力拖船的模型，并在2020年展示了其在轨道上部署的3D动画。2020年1月俄罗斯联邦航天局宣布了2030年发射首艘核动力太空拖船进行测试的计划，之后俄罗斯将开始批量生产这种太空拖船，并将其用于商业用途。

2020年10月12日，俄罗斯国家采购网站上发布的俄罗斯国家航天集团公司的材料显示，俄罗斯计划为飞往太阳系行星的核动力太空拖船研制工作花费42亿卢布（1卢布约合0.09元人民币）。根据俄罗斯国家航天集团公司计划时间表，2020年的研制工作将花费1亿卢布，2021年为9亿卢布，2022年及随后几年分别为12.4亿卢布和19亿卢布，拖船的初步设计工作将于2024年7月完成。在2021年4月，俄罗斯国家航天集团公司总经理罗戈津在俄罗斯总统普京主持的会议结束后表示，俄罗斯已经制造出用于深空飞行的核动力太空拖船的最初构件。

此前，俄罗斯国家航天集团公司前景计划和科学执行主任亚历山大·布洛申科曾表示，未来核动力拖船将配备一个500千瓦核反应堆，任务包括飞往月球，然后至金星、木星，总期限预计为50个月，将是一次全面的科学考察。根据飞行计划，在任务的第一阶段，拖船将与有效载荷模块停靠在太空中，并到达月球，对其进行探测并将一颗研究卫星留在其轨道上。在第二阶段，太空拖船和有效载荷模块将飞往金星，并在通向金星的途中，可以进行向拖船添加燃料（氙气）测试。在金星上，一颗研究卫星也将从有效载荷模块中分离出来，而拖船本身与其余的科学设备将进行引力机动，并进入飞行任务的第三阶段，飞向终点——木星卫星，并对其进行研究。

▲ “宙斯”的离子发动机和载荷平台

▲ “宙斯”的星载反应堆

▲ “宙斯”核动力太空拖船模型

军民两用的“宙斯”计划

按照俄方最初的表述，“宙斯”计划主要是通过其民用功能帮助俄罗斯参与国际竞争并提高俄罗斯的地位。俄方认为，核动力推进系统具有最高的燃烧效率和独特的比冲，而且由于不需要阳光，从而简化了飞往月球或火星的飞行程序；与当前的火箭和太空系统相比，核动力太空拖船的动力更强劲，可以增加有效载荷，此外，其设计寿命更长，可使用10到12年。目前，美国和中国正在制定大型月球探测计划，对俄罗斯来说，不论是自己今后独立实施大型月球探索和开发项目，或者是在力有不逮的情况下选择参与此类项目的国际合作，核动力空间拖船的建造都将使俄罗斯届时能够与美国和中国平等对话。

但是近年来，美国等国在太空军事化领域的步伐越迈越大，对俄罗斯构成了巨大压力。如继建立太空军等动作之后，在去年年初，美国新一任国防部长劳埃德·奥斯丁刚被任命就表示俄罗斯的太空计划已经严重威胁到了美国在太空中的利益，同时在近地空间俄罗斯也是美国的重要对手。而在6月，美国太空军司令约翰·雷蒙德公开承认，美国正在开发定向能装备系统，以保持美国在太空领域的优势。随着美国的军事政治领导层对于称霸太空的野心不再做保留，与之针锋相对的俄罗斯也开始逐渐揭开“宙斯”计划军民两用的真面目。

在去年5月13日，俄克尔德什研究中心文件爆出“宙斯”核动力太空拖船可在防空系统中使用，目的是作为毁伤兵器“照射”空中目标。文件称，这种核动力拖船可作为具有持续监视空中状况能力的太空雷达站，从轨道上“照射”空中目标，而有关标定目标坐标信息可传给防空系统。根据雷达设备的功率（50千瓦或200千瓦）测算，拖船能够分别覆盖半径2200千米或4300千米的区域，后者意味着俄罗斯整个领空和邻国的部分空间将被纳入作用区内。

▲ 建造中的“宙斯”

▲ 采用核热火箭发动机的美国宇航局DRA5火星飞行组合体示意图

而在此次的报道中，俄媒根据掌握的资料指出，“军火库”设计局在2018～2019年期间对兆瓦级核动力航天器的应用方案进行了研究，用于执行的任务包括：地表和环地空间遥测，对指挥、侦察、通信和导航系统无线电电子设备施加电磁影响，利用激光束定向传输能量等。如果说遥测、电磁干扰、为防空系统指示目标等功能只能被视为辅助作战的话，那么同时被披露的“宙斯”太空拖船可以用电磁脉冲瘫痪潜在敌军的卫星、用激光器“射击”的消息，无疑就是在表明“宙斯”也是一艘名副其实的太空战舰。

“宙斯”如果真的按计划建成，对未来太空安全的影响是不言而喻的。由于“宙斯”采用核反应堆供能，一旦装备了电磁脉冲、激光等定向能武器，理论上可以无限次射击，那么对于一定范围之内的太空、空中、地面甚至海上目标都会具备威慑和打击能力。同时，“宙斯”的运载能力和深空航行能力也预示着俄罗斯将不会仅仅把目光局限在近地轨道，而是会向更高更远处推进，届时包括静止轨道、地月空间以及行星际空间都有可能成为战场，过去只有在科幻作品中才会出现的各方“太空舰队”对抗的情节，或许已经不再遥远。