新空间时代的新式火箭
在探索太阳系外层空间行星的过程中，将来会有一天，人类要做的不仅仅是发射仅能在它们旁边快速飞过的小小探测器。 迟早，我们将发送飞船进入环绕那些陌生行星运转的轨道，让机器人在它们的卫星上降落，甚至将岩石和土壤样品送回地球。 最终，我们要将人类送到这些行星的卫星上去，至少送到据信有大量液态水存在的几个卫星上去——我们知道，液态水是生命的基本需要。
要完成上述使命，我们需要以核反应为动力的火箭，而不是燃烧化学品的火箭。 化学燃料火箭曾为我们提供了很好的服务。 但是，在所用燃料量相同的情况下，化学燃料火箭所提供的能量较低，将宇宙飞船进行远距离发送时，这一点就是一个严重的缺陷。 例如，为了到达外层空间的行星，以化学燃料为动力的宇宙飞船不得不携带很少的燃料，并充分利用引力的"帮助"来节省燃料，此时飞船巧妙地自我操纵，使之与行星的距离接近到足以利用该行星的引力来推动飞船的前进，提高起速度。
从技术上讲，化学燃料火箭的最大速度增长比较低。这就是说，它们的排气速度还不足以将火箭的速度增加到非常快的程度。 以氢和氧反应为基础的化学燃料火箭推进飞船脱离地球轨道的最大速度是大约每秒10公里（6英里）。
与化学燃料火箭相比，核燃料火箭能达到每秒大约22公里的最大速度。 以土星为例，这样高的速度有可能让火箭直飞土星，把飞行时间从7年左右缩短为3年。 这种核能燃料火箭有其固有的安全性，而且对环境没有危害。与普通的看法相反，核燃料火箭在发射时未必有很强的核辐射。 带有核燃料火箭的宇宙飞船可在普通化学燃料火箭上发射。 这样，当普通燃料火箭到达地球轨道约800公里高度时，核反应堆舱会脱离化学燃料火箭，并开始工作。
建造以核燃料为动力的火箭发动机所需要的技术离目前的技术能力并不太远。 实际上，我的同事和我已经设计出了小型的核燃料火箭发动机。 我们称这种发动机为"Mitee",（随意取自"miniature reactor engine""微型反应堆发动机"中的几个字母）。 制造这种发动机需要6到7年的时间，费用在6亿至8亿美元之间。在航天发射方面，这一造价不算昂贵。 实际上，开发核燃料发动机的费用可以被今后发射成本节省下来的钱所抵消。 理由是以这种发动机为动力的核能宇宙飞船不用携带大量的化学燃料，这就意味着发射飞船不需要造价在2.5亿至3.25亿美元的巨型火箭。 相反，可以采用造价在0.5亿美元至1.25亿美元之间的低价位火箭。
在我们的设计中，反应堆的核燃料放置入下列结构，其中数层金属薄板，上面打有许多小孔，形成一个汽缸。 液态氢从外部经小孔流入汽缸内，加热后很快变成气体，流向汽缸中心。 达到2,700℃左右的超热气体沿着汽缸中心轴的沟槽高速流入，然后从汽缸一端一个小出口喷出。
核燃料火箭一个引人注目之处是用来推动飞船的燃料氢，它在太阳系外层空间巨大行星的各类气体中，以及在遥远的卫星、行星和彗星的冰层中到处都存在。 由于核燃料的使用时间相对较长，因而可以想像以核燃料为动力的飞船通过补充必要的氢燃料就能够在太阳系外层空间飞行10年或者15年。 飞船在气态行星的大气层中能够飞行几个月，只要一边飞行一边将氢收集并净化作为燃料就可以了，同时可以采集有关大气组成、天气模式方面的详细数据。 另外，飞船可以飞到行星的一个卫星上采集岩石标本，还可以通过离析冰水以积累氢，为返回地球补充燃料。
反应堆能在远离地球的地方启动，所以核能飞船要比目前的太空探测器更加安全。 在太阳系的外层空间，太阳光线太弱，无法为宇宙飞船的仪器提供能量。 所以，飞船的飞行通常依赖于高强度的辐射能源，这种能源甚至在发射时也是有危险的。 另外，在装有核燃料火箭的探测器内，各种仪器和设备的运行也依靠推动宇宙飞船的同一个反应堆所提供的动力。 而且，由此产生的核废料量可忽略不计，一次太空飞行总共也就产生1克强放射性物质，而这1克物质决不会返回而污染地球。
核燃料火箭不是一件新鲜事。 在该领域的项目中于20世纪80年代后期出现了美国空间核热能推动研究计划， 其目的是为了防御的需要开发体积小、重量轻的核发动机用于国防，如将重型卫星发射到地球高空轨道等。 虽然这项工作在正式的核发动机建成之前就结束了，但是根据对这类发动机的设想，工程师们的确成功地制造和开动了低功率的雏型反应堆，结果表明，它具有几百万瓦特的功率输出能力。
如果仅仅使用化学燃料火箭，我们探索外层空间行星及其卫星的能力将受到限制，这是不难证明的事实。 在不久的将来，只有核火箭能够给予我们所需的动力，大大促进我们对太阳系遥远的边缘神秘世界的了解。
