2021年10月25日，在阿聯(lián)酋迪拜第72屆國際宇航大會上，俄羅斯國家航天集團首次在海外展示“宙斯”核動力太空拖船。這種太空拖船旨在增強航天器的變軌機動和宇宙航行能力,未來將成為空間站之間主要接駁載具，還可應用于深空探測，執(zhí)行對木星等深度空間復雜軍事和科學任務。俄羅斯計劃于2030年進行“宙斯”國家飛行測試并將部署到高度為800千米的軌道。

隨著人類利用太空的不斷發(fā)展，研發(fā)可以長期在太空飛行且續(xù)航能力強的推進裝置始終是各國所不懈追求的目標。自從冷戰(zhàn)結(jié)束以來，俄羅斯太空技術(shù)發(fā)展較為緩慢，核動力太空拖船將是俄羅斯實現(xiàn)太空復興戰(zhàn)略唯一真正的機會。（一）發(fā)展歷程20世紀60年代初，蘇聯(lián)航天核計劃的第一批科學家凱爾迪什、科羅廖夫和庫爾恰托夫院士提出了將核反應堆與火箭電動發(fā)動機相結(jié)合的構(gòu)想。自1970年代以來，科羅廖夫能源火箭航天集團一直致力于制造軌道間太空拖船的核動力裝置研發(fā)；1970年到1988年蘇聯(lián)先后將32架熱電核動力航天器送入不同軌道；20世紀90年代末俄羅斯航天集團凱爾迪什研發(fā)中心在莫斯科“射線”科學生產(chǎn)聯(lián)合公司的參與下重新啟動空間核反應堆運輸動力模塊計劃。2012年，在超級計算機上完成整個太空拖船系統(tǒng)建模和技術(shù)設(shè)計；2018年10月，凱爾迪什研發(fā)中心對核動力發(fā)動機裝置的冷卻系統(tǒng)進行了地面測試；2019年，俄航天集團測試運輸動力模塊組件并在莫斯科國際航空航天展上首次展示“太空拖船”模型。2020年9月3日，俄羅斯軍火庫設(shè)計局開始組裝核動力拖船；在“軍隊-2020”論壇，俄公開其在太空工作三維圖；作為太空拖船項目重要部分，2030年將在東方航天發(fā)射場建成并投入使用一個技術(shù)系統(tǒng)。在過去10年中，“宙斯”核動力太空拖船一直是俄羅斯太空計劃中優(yōu)先研發(fā)項目。

（二）系統(tǒng)組成和技術(shù)性能“宙斯”太空拖船是目前世界上獨有的空間項目，本質(zhì)是為有效載荷提供能量供給的“核電站”。核太空拖船主要特點是模塊化設(shè)計并可自行負載供電。從結(jié)構(gòu)上講，“宙斯”是具有開放式體系結(jié)構(gòu)的運輸動力模塊。由高溫核反應堆、電噴氣發(fā)動機、發(fā)電機組、儀表設(shè)備艙、滴水冷卻器桁架、備用太陽能電池、滴水冷卻器、滴水輻射器發(fā)電機、伸縮桁架、輻射保護裝置等主要裝置共同構(gòu)成核動力太空拖船8大系統(tǒng)：核反應堆系統(tǒng)、能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)、電能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)、等離子體電火箭推進系統(tǒng)、排熱系統(tǒng)、自動控制系統(tǒng)、輻射保護系統(tǒng)、拖船平臺系統(tǒng)。運輸能源模塊的最高設(shè)計壽命為10～12年。

表1 “宙斯”主要技術(shù)性能

（三）工作原理“宙斯”核動力拖船的工作原理為電力推進系統(tǒng)加熱和加速電離氣體，通過形成產(chǎn)生推力的射流來形成推力，因此也被稱為離子或等離子體發(fā)動機，具有極高的燃油效率，并且具有獨特的比沖，從而簡化了飛往月球或火星的飛行。核反應堆位于飛船艏部，通過反應堆容量為32～35千瓦的ID-500離子推進發(fā)動機和機動發(fā)動機工作加熱到1600攝氏度溫度并產(chǎn)生熱量,借助循環(huán)運行的布萊頓渦輪機啟動發(fā)電機，將機械能轉(zhuǎn)化為電能。

電能在4個直徑為450毫米的大功率離子推力器中產(chǎn)生等離子體，從而使整個結(jié)構(gòu)緩慢而長時間地加速,實現(xiàn)長時間從兆瓦級核反應堆自主產(chǎn)生能量，以及具有運輸各種有效載荷的能力。反應堆將通過滴水式冷卻器-輻射器進行冷卻排熱。

采用化學能的航天器的重要缺陷是續(xù)航時間短，攜帶燃料和有效載荷有限。相比較而言，采用核動力能源模塊的航天器能獲得的能量密度大，續(xù)航能力長，在太空運輸、深空探測領(lǐng)域應用廣泛，在軍事領(lǐng)域蘊藏著巨大潛力。（一）太空運輸“宙斯”太空拖船核反應堆模塊功率將提升至500千瓦，不但能滿足太空拖船在地球軌道與空間站之間的運行，還能助力月球基地建設(shè)，更有望執(zhí)行深空探測任務。“宙斯”核動力拖船可以實現(xiàn)登月艙部署、貨物軌道運輸以及部署太空核電站所需能源等任務。（二）深空探測“宙斯”太空拖船的核心技術(shù)在于推進動力裝置，其本質(zhì)是太空“核電站”。采用化學推進器的運載火箭其本身所產(chǎn)生的推力不足以支持深空發(fā)展。由于“宙斯”兆瓦級核動力裝置，太空拖船可實現(xiàn)從低地球軌道到近地軌道200天內(nèi)運載10噸有效載荷，并可用作軌道站或著陸艙電源。“宙斯”不僅為航天器推進系統(tǒng)提供動力，還可為月球、火星、金星和小行星帶的深空探測提供動力。

（三）軍事應用“宙斯”核太空拖船可長期在軌，具有天基持續(xù)監(jiān)視能力，可為大型航天器的監(jiān)視雷達和反衛(wèi)星激光器提供持續(xù)動力，可有效解決預警探測和為導彈武器提供可靠目標指示問題。根據(jù)雷達的功率，“宙斯”可在2200~4300千米高度獲取從飛機到洲際彈道導彈所有空天飛行目標的作戰(zhàn)數(shù)據(jù)，成為空天防御梯次防空系統(tǒng)的組成部分。也可太空拖船平臺上部署激光和電磁武器，也可作為空天全域太空作戰(zhàn)指控平臺，在空天作戰(zhàn)方面具有較大的潛在能力。

“宙斯”核動力拖船是目前俄羅斯優(yōu)先發(fā)展的太空項目，在技術(shù)發(fā)展上具有獨到的創(chuàng)新性，飛行測試前仍需解決大量科學、技術(shù)和工藝問題。“宙斯”計劃的發(fā)展，必將有力推進2020年3月簽署的中俄月球基地建設(shè)計劃和人類對太空的進一步探索。