载人火星任务面临的最大威胁，是时间。NASA目前最短的载人火星往返方案，需要宇航员在太空度过620天，其中在火星表面停留30天。长时间的太空飞行不仅让生命保障系统的设计难度成倍增加，也让宇航员暴露在微重力和宇宙辐射中的时间更长，身体承受的累积损伤难以避免。

NASA马歇尔太空飞行中心空间核推进项目首席工程师Kurt Polzin和通用原子能公司核技术与材料首席工程师Robert Schleicher联合提出了一种新方案：通过一种全新的双模态核火箭设计，将宇航员在太空的往返时间压缩到335天以内。这不仅能大幅简化工程挑战，也能显著降低宇航员的健康风险。

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核热推进的历史基础

核反应堆作为高效热火箭发动机的潜力，早在1946年就被研究人员意识到。大多数火箭都属于热火箭，通过喷嘴喷出高温气体产生推力。在推进剂质量一定的情况下，排气温度越高、速度越快，火箭产生的加速度就越大。由于分子量越小、在相同温度下运动速度越快，推进剂的分子质量越小越好。

衡量火箭发动机效率的指标是比冲，即发动机能够产生等于推进剂初始重量的推力所持续的时间。传统化学火箭中，排气温度和速度由化学反应释放的能量及反应产物的质量决定。目前最高效的化学火箭采用氢氧燃烧，产生水，比冲上限约为450秒。而核热火箭用核反应堆替代化学燃烧，加热氢气推进剂，理论上比冲可以达到900秒，接近化学火箭的两倍。

双模态核火箭的突破

上世纪60年代，美国NERVA和Rover项目的地面开敞式试验已经验证了核热火箭所需的大部分技术。1965年，NASA刘易斯研究中心的工程师测试了核热火箭的喷嘴设计；同年入轨的SNAP-10A原型堆，至今仍是美国唯一发射进入太空的核反应堆。

双模态核火箭的核心思路，是让核反应堆同时承担两种功能：在推进阶段提供高热能推动火箭，在巡航阶段以较低功率运行，为航天器提供电力。这种设计将核热推进的高效率和核电推进的长寿命结合起来，使得缩短火星往返时间成为可能。

两位工程师表示，这一新设计让双模态核火箭距离实际应用更近了一步。如果这一技术路线得以实现，人类前往火星的旅程将从620天缩短至335天以内，宇航员的健康和安全将得到显著改善，工程复杂度也将大幅降低。