空间核动力的进展

前言

空间核动力涉及航天和核两个领域。目前航天系统的能源供应以太阳能为主，并已经形成了成熟的技术体系。对于难以利用太阳能的空间飞行任务，必须使用核动力，此时航天器除电源系统本身的技术变化外，其系统总体、构型布局、热控、结构、控制和推进等相关分系统也引入了与核有关的新技术。在核动力航天器的设计、研制、发射和使用过程中，均需要密切关注核安全问题。

空间核动力作为一个全新的交叉技术领域，其研究内容涵盖了从大系统安全及应用、航天器系统、电源分系统到特定的单机或单项技术的所有领域。

对空间核动力的研究，首先，需要完成顶层设计，明确飞行任务的工程目标，深入分析飞行任务科学探索的目的，在技术和任务需求方面完成核动力航天器的应用论证；其次，需要开展核动力航天器的系统设计，以此确定核动力航天器的功能、性能和主要技术指标；后，空间核系统是空间核动力领域的核心部分，需要研究在空间将核能转换为热能、电能或者动能的相关技术，从而支持空间飞行任务。

本书共6篇，12章，涵盖了空间核动力的各个部分。

第1篇为空间核动力综述，包括概述、核基础知识、空间环境和空间核动力的应用4章。

第2篇为空间核电源，包括核反应堆电源和同位素电池2章。

第3篇为空间核推进，包括核电推进和核热推进2章。

第4篇为空间核热源，包括空间核热源1章。

第5篇为核动力航天器，包括同位素航天器和核裂变航天器2章。

第6篇为空间核安全，包括外太空使用核动力的安全性1章。

本书从航天工程人员的研究角度出发，力求对空间核动力所涉及内容有一个全面的介绍，
但由于空间核动力的技术领域涉及范围很广，因此针对特定问题的深入研究还需要在实践中不断学习积累。本书可供从事空间核动力技术管理、相关设计和开发的人员，以及高校本科生和研究生查阅参考。

在本书编写过程中，得到了很多专家的帮助。中国原子能科学研究院赵守智研究员和中国空间技术研究院杨雷研究员完成了本书初稿的审阅工作，提出了宝贵的修改意见和建议。中国空间技术研究院总体部曲少杰高工在空间环境方面，中国原子能科学研究院反应堆工程研究设计所解家春研究员在空间核安全方面，中国空间技术研究院总体部赵宏校研究员、张照炎研究员和葛之江研究员在文字表述方面，提出了修改建议。中国空间技术研究院总体部肖思佳在封面图片设计上提供了技术支持。在此一并表示感谢。

由于作者水平有限，书中难免有不妥之处，敬请读者给予指正。

《中国航天技术进展丛书：空间核动力的进展》是为数不多的空间核动力专著之一，书中以精炼的文字展示了作者多年的研究成果，是系统学习空间核动力技术的推荐阅读著作。《中国航天技术进展丛书：空间核动力的进展》内容系统而全面，详细地阐述了空间核动力有关概念，完整地梳理了空间核动力发展历程，从航天系统工程的角度介绍了空间核动力涉及的主要方面，总结了空间核动力技术特点、未来发展趋势和应用方向。尤为难得的是，《中国航天技术进展丛书：空间核动力的进展》作者均为长期从事空间核动力技术研究的工程管理人员和一线航天工程师，编写时十分注重实用性和原创性，可以为工程实践提供很好的指导。

马世俊，男，1945年生人，大学本科，研究员，中国空间技术研究院科技委顾问。曾任501部主任、五院副院长，总装备部科技委兼职委员，国家863计划航天航空领域专家委员会副主任、顾问。主要从事遥感卫星和空间核动力的研究工作，参与通信卫星和载人飞船的早期研制工作。获国家科技进步奖二等奖2项，部委级科技进步奖一等奖7项、二等奖1项、三等奖4项，享受国家政府津贴

第1篇空间核动力综述

第1章章概述3

1.1空间核动力的概念和分类3

1.1.1空间核动力装置3

1.1.2核动力航天器4

1.1.3空间核安全5

1.2空间核动力发展历程5

1.2.1初创时期5

1.2.2"星球大战计划"时期8

1.2.3新世纪11

1.3空间核动力发展趋势14

参考文献16

第2章核基础知识17

2.1放射性衰变17

2.1.1放射性衰变规律17

2.1.2放射性衰变的主要类型17

2.2核裂变及反应堆18

2.2.1核裂变的发现18

2.2.2链式反应19

2.2.3可控核聚变

2.4空间应用核素

2.4.1钋

2. 4 .2杯

2 .4 .3铀

2 .4.4镅

2. 5相关常用量

2. 5.1放射性

2 .5 .2剂量

参考文献

第3章空间环境

3. 1概述

3 .2地球空间环境

3 .2. 1真空环境

3. 2 .2原子氧环境

3 .2 .3粒子辐射环境

3.2 .4太阳辐射环境

3 .2. 5热环境

3 .2 .6微流星体与空间碎片

3 .2 .7地球磁场

3. 3月球及其表面环境

3 .3. 1近月空间环境

3 .3 .2月表环境

3. 4火星及其表面环境

3 .4 .1  火星周边的小游星厦火星卫星

3 .4 .2火星的结构及物理特性

3 .4 .3足星表面形貌特征

3 .4 .4火星表面温度

3 .4 .5火星大气

3 .4 .6火星气象

3 .5木星环境

3 .5 .1太阳辐照度

3 .5 .2银河宇宙线

3 .5 .3太阳宇宙线

3 .5 .4木星等离子体

3 .5 .5辐射带质子和电子

……

第4章空间核动力的应用

第2篇空间核电源

第5章核反应堆电源

第6章同位素电池

第三篇空间核推进

第7章核电推进

第8章核热推进

第4篇空间核热源

第9章空间核热源

第5篇核动力航天器

第10章同位素航天器

第11章核裂变航天器

第6篇空间核安全

第12章外太空使用核动力的安全性

《中国航天技术进展丛书：空间核动力的进展》是为数不多的空间核动力专著之一，书中以精炼的文字展示了作者多年的研究成果，是系统学习空间核动力技术的推荐阅读著作。《中国航天技术进展丛书：空间核动力的进展》内容系统而全面，详细地阐述了空间核动力有关概念，完整地梳理了空间核动力发展历程，从航天系统工程的角度介绍了空间核动力涉及的主要方面，总结了空间核动力技术特点、未来发展趋势和应用方向。尤为难得的是，《中国航天技术进展丛书：空间核动力的进展》作者均为长期从事空间核动力技术研究的工程管理人员和一线航天工程师，编写时十分注重实用性和原创性，可以为工程实践提供很好的指导。

马世俊，男，1945年生人，大学本科，研究员，中国空间技术研究院科技委顾问。曾任501部主任、五院副院长，总装备部科技委兼职委员，国家863计划航天航空领域专家委员会副主任、顾问。主要从事遥感卫星和空间核动力的研究工作，参与通信卫星和载人飞船的早期研制工作。获国家科技进步奖二等奖2项，部委级科技进步奖一等奖7项、二等奖1项、三等奖4项，享受国家政府津贴