NASA科學(xué)任務(wù)理事會副主管、物理學(xué)家、已退役宇航員約翰·麥斯·格倫斯菲爾德表示，研制采用核聚變動力系統(tǒng)的火箭勢在必行。傳統(tǒng)的化學(xué)能火箭已不能滿足星際旅行的需求，即使是僅在太陽系內(nèi)進(jìn)行星際飛行。以1997年10月發(fā)射的“卡西尼—惠更斯”號為例，其主要任務(wù)是對土星進(jìn)行空間探測，然而直到2004年7月卡西尼號探測器才進(jìn)入土星軌道。
據(jù)了解，核聚變動力系統(tǒng)可以為火箭提供更快的速度和更強(qiáng)的能源，也可以解決登錄其他行星時遇到的能源短缺問題。未來，這種火箭將極大縮短星際飛行的時間，為人類充分探索和利用太陽系開辟新的道路。
NASA目前正在攻關(guān)核聚變動力系統(tǒng)，該技術(shù)將是下一個重大科技飛躍。格倫斯菲爾德說：“可以想象，如果我們能在一兩個月內(nèi)就前往土星，那將是多么美妙的情景。”
從技術(shù)層面分析，傳統(tǒng)化學(xué)能火箭動力系統(tǒng)使用的燃料分為固態(tài)和液態(tài)。固態(tài)燃料的特點(diǎn)是：維護(hù)簡單、發(fā)動機(jī)結(jié)構(gòu)較輕便、適合于質(zhì)量較小的推力要求，目前廣泛用于中小型火箭發(fā)射。液態(tài)燃料的特點(diǎn)是：可快速反應(yīng)釋放強(qiáng)大能量、發(fā)動機(jī)結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜、加注燃料和維護(hù)更換具有一定危險性。主要適用于大型火箭，其比沖（火箭發(fā)動機(jī)單位重量推進(jìn)劑產(chǎn)生的沖量）明顯優(yōu)于固態(tài)燃料，例如航天飛機(jī)使用的液態(tài)氫和液態(tài)氧。
我國在6月11日成功發(fā)射的神舟十號飛船，通過長征二號F運(yùn)載火箭（CZ-2F）點(diǎn)火起飛，該火箭就是典型的液態(tài)燃料火箭，四個捆綁式助推器、芯一級和芯二級都采用了液態(tài)火箭發(fā)動機(jī)。
此外，還有一些運(yùn)載火箭使用了固液混合發(fā)動機(jī)作為動力系統(tǒng)。例如由歐洲航天局（ESA）及國家中央發(fā)射場（CNES）聯(lián)合建造的最新型一次性運(yùn)載火箭——阿麗亞娜5型火箭（Ariane 5）ES型就使用了混合動力，其低溫主引擎分別裝載液態(tài)氧和液態(tài)氫，還擁有兩枚固態(tài)助推火箭。
NASA的專家指出，現(xiàn)有的火箭動力技術(shù)可以讓人類抵達(dá)遙遠(yuǎn)的太陽系邊緣，但時間成本很高。例如往返火星的探索之旅，在NASA的探索計劃中時間點(diǎn)預(yù)估為2030年中段，需要耗費(fèi)大約500天。如果可以加快火箭的飛行速度，并配以有效的減速發(fā)動機(jī)，就可以減少宇航員在太空飛行中受到的輻射劑量，縮短后的旅程同時可以節(jié)省很多生活及能源消耗。
目前，美國宇航局先進(jìn)概念研究所已經(jīng)提出了幾種核聚變發(fā)動機(jī)的設(shè)計方案。根據(jù)華盛頓大學(xué)的計算分析，使用核聚變技術(shù)可大大縮短火星之旅的時間，我們也許只需要一個月不到的時間就可以將宇航員送上火星。
全世界的空間技術(shù)研究機(jī)構(gòu)始終在探索更加先進(jìn)的宇宙飛船動力技術(shù)，其中有很多尚存于科幻故事中：“曲速推進(jìn)”發(fā)動機(jī)、物質(zhì)和反物質(zhì)動力系統(tǒng)等。盡管這些技術(shù)對于現(xiàn)有的航天科技而言還顯得遙不可及，但在不斷的探索過程中勢必會出現(xiàn)重大的發(fā)現(xiàn)。由NASA和日本空間研究機(jī)構(gòu)測試的空間太陽帆技術(shù)似乎是目前最容易實(shí)現(xiàn)的一種動力系統(tǒng)，但以空間太陽帆為動力的飛船只適合超遠(yuǎn)距離的空間飛行，因?yàn)槠浼铀龠^程較為緩慢。
科學(xué)家普遍認(rèn)為，核動力系統(tǒng)是未來一段時間內(nèi)完全可以實(shí)現(xiàn)的新型太空動力，然而過去幾十年內(nèi)，全世界的科學(xué)家投入了大量資金研發(fā)可控核聚變技術(shù)，但目前還沒有成熟的可控核聚變反應(yīng)堆，更不用說短期內(nèi)作為宇宙飛船的動力系統(tǒng)，該技術(shù)還需要很長的路要走。格倫斯菲爾德認(rèn)為，核聚變技術(shù)是未來三十年內(nèi)急需有所突破的宇航動力技術(shù)，人類要想進(jìn)入更遙遠(yuǎn)的宇宙深空，動力系統(tǒng)需要進(jìn)行革命性的突破，地球上的可控核聚變研究應(yīng)加快腳步，然后開始測試空間核聚變動力。
在此之前，使用核裂變技術(shù)研發(fā)動力系統(tǒng)或許是另一條途徑。早在1946年，NASA與美國空軍聯(lián)合開展的火箭飛行用核發(fā)動機(jī)（NERVA）計劃及漫游者（Rover）計劃，試圖打造出核動力推進(jìn)技術(shù)。NERVA包括反應(yīng)器、渦輪泵以及推進(jìn)劑存儲設(shè)備等。而前蘇聯(lián)的科學(xué)家在上世紀(jì)50年代，曾計劃在飛行器上安裝四臺核動力渦輪發(fā)動機(jī)。這些核動力技術(shù)都基于核裂變技術(shù)，在這方面全世界已經(jīng)擁有較為成熟的應(yīng)用技術(shù)。
據(jù)了解，常見的使用核裂變技術(shù)的火箭動力系統(tǒng)包括核脈沖火箭、核電火箭、核熱力火箭以及核沖壓火箭等。以核熱力火箭為例，其把工作流體，如氫在核反應(yīng)堆中加熱，接著從火箭發(fā)動機(jī)噴管中噴出產(chǎn)生推力的熱力。經(jīng)過NERVA計劃驗(yàn)證，其反應(yīng)堆結(jié)構(gòu)比常見的核電站規(guī)模要小很多，但鈾—235的純度要求更高，達(dá)到90%以上，在高比沖要求下，發(fā)動機(jī)核心溫度將達(dá)到3000K左右，需要耐高溫性能極佳的材料。此外，核動力技術(shù)用于太空環(huán)境時，也會面臨核輻射的危險。如果可以克服這些難題，那么在核聚變動力系統(tǒng)無法實(shí)現(xiàn)的當(dāng)下，核裂變動力技術(shù)也可以滿足太陽系內(nèi)的星際探索，甚至可進(jìn)行無人飛船的恒星間旅行。
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