人类已经进入了航天时代。从地球前往其他行星需要多长时间呢?
以目前最先进的技术手段,飞船从地球飞往金星需要至少163天,飞往火星需要大约7个月,飞往土星则需要历时7年。即使是人类有史以来速度最快的“新地平线号”飞船,以13km/s的第三宇宙速度,而且途中还借助木星的巨大引力进行加速,也需要飞行11年时间才能到达冥王星。而数十年前发射的“先驱者”10号、11号和“旅行者”1号和2号飞船,至今仍未完全飞出太阳系。如果是在星际空间旅行,即使是最近的半人马座α星(比邻星)离我们也有4.4光年,如果有谁打算乘坐目前的探测飞船前往,终其一生也到达不了。
遥远的距离是人类实现宇宙探索航行所要克服的最大难题之一,解决难题的首要办法是提高飞船推进火箭的速度。目前使用的化学燃料火箭不是星际旅行的合适工具,人们开始把目光投到其他推进方式上,希望能够找到一种质量小、作用时间长和高效能的空间动力能源,使推进火箭的速度大大提高。
目前,世界各国科学家们已经提出了不少设想和方案,如电离子推进、太阳帆、微波激光帆、磁等离子体火箭、航天空气喷气发动机、光子火箭、反物质火箭等,有的比较具体,有的则还仅仅是设想甚至幻想。其中,最有现实意义的当属太空核动力,即飞船发动机利用核裂变或核聚变反应堆产生的能量转换成推力,推动飞船飞行。这种神奇的推进方式的优点在于就一给定数量的燃料,它们能释放出巨大的能量。聚变推进系统理论上每千克燃料能够产生出100万亿焦尔能量,比当今飞船的火箭推进器高1000万倍。
2003年1月,美国航空航天局开始实施“普罗米修斯”计划,目标是研制一种新型核能动力飞船,时速可以达到8.7万km,大约是目前常规飞船速度的3倍,以完成未来前往月球、火星甚至太阳系外的任务。这种核能动力飞船能够在60天内从地球抵达火星。
美国正在研制的“普罗米修斯号”太空核动力木星探测飞船根据计划,新开发的太空核裂变反应堆动力系统和太空核电源系统将在2008年前后执行技术演示任务,然后将首先应用在“木星冰质卫星轨道飞行器”的探测任务中。此外,这种核动力系统还将用于月球物理轨道器、新一代火星无线电通信站、近地轨道小行星计划、金星轨道器、天体物理学计划和火星探测计划上。例如,2008年发射升空的“火星科学实验室”是一个大型火星漫游车,它不仅重量远远超过“勇气号”与“机遇号”火星车,而且执行使命的时间也超过了它的前辈,这就需要它具有超常的能量系统,美国航空航天局为该火星车设计了核动力系统作为能源。