2. 设备复杂性：需要携带额外的能量转换设备、电力传输系统等，这些设备不仅增加了太空飞行器的质量，还存在磨损和维护需求。

因此，许多核动力推进设计方案都在尝试规避 “通过热机发电” 这一步骤，例如核灯泡推进器、核热推进器、核脉衝推进器等。

加粗 - 核灯泡推进器

初看之下，核灯泡推进器可能会被误认为是一种光子火箭，而且它確实可以被改造为光子火箭。但核灯泡推进器的核心设计目的是：

1. 核心结构：採用一个工作温度约为 22000 开尔文的气態堆芯裂变反应堆；

2. 石英壁设计：在反应堆外部设置一层石英壁，该石英壁对反应堆在 22000 开尔文温度下发射的辐射（主要是硬紫外线）具有透明性；

3. 推进方式：

o 若让紫外线直接从太空飞行器尾部射出，可构成一台功率较弱但性能稳定的光子火箭（由於核反应堆能量密度高，其效率仍优於传统化学火箭）；

o 更常见的设计是：让紫外线照射到推进剂上，推进剂吸收紫外线能量后被加热至高温，隨后高速喷出 —— 这种方式的排气速度最高可达 30000 米 / 秒，远高於目前最先进的化学火箭燃料，非常適合用於行星际太空飞行器。

加粗 - 核脉衝推进器

核脉衝推进器（也称为外部脉衝等离子体推进系统）最著名的应用实例是猎户座推进器。其核心原理是：在太空飞行器后方引爆核弹，利用核爆炸產生的巨大能量推动太空飞行器加速。

核爆炸的能量与质量成正比，因此这种推进方式的能量密度极高。但需要注意的是：

· 並非所有核脉衝推进器都使用大型核弹或高频率爆炸；

· 理想情况下，我们希望使用小型核弹，並实现近乎连续的爆炸，以產生类似 “核火箭火焰” 的持续推力；

· 但现实中，核弹的尺寸越大，成本通常越低、效率越高；

· 因此，要实现 “微型核爆炸”（威力相当於常规炸弹甚至手榴弹），需要依赖超稀有人工元素或反物质催化核聚变技术。

核脉衝推进器的基本设计包括：

1. 推板（pusher plate）：在太空飞行器后方安装一块大型坚固的金属板，用於吸收或反射核爆炸释放的光子和粒子，將爆炸衝击力转化为向前的推力；

2. 缓衝系统：推板与太空飞行器主体之间通过一组强力弹簧连接 —— 核爆炸推动推板向前运动时，弹簧会缓慢压缩，將推板的 “瞬时衝击力” 转化为对太空飞行器主体的 “持续推力”，避免太空飞行器因瞬间过载受损；

3. 变体设计：美杜莎推进器是核脉衝推进器的一种变体，它在太空飞行器前方设置一个帆状结构，通过长繫绳与太空飞行器主体连接，核爆炸在帆状结构內部发生，推动帆状结构向前运动，进而通过繫绳拉动太空飞行器主体。

猎户座推进器是核脉衝推进器的首个主要设计方案，此外还有其他变体，例如 “戴达洛斯计划”—— 该计划设想利用雷射引爆含有氘氚触发剂的鋰氘 pellets（与美国国家点火设施使用的雷射核聚变方法类似），通过小型核聚变爆炸驱动太空飞行器。

若未来能研发出可反射伽马射线的材料，將极大改善推板的性能 —— 通过反射而非吸收伽马射线，可使推板获得两倍的动量，大幅提高推进效率。这种材料对核聚变及其他高能物理应用也具有重要价值。

除了 20 世纪 50-60 年代的早期研究和后续的模擬计算外，核脉衝推进器尚未进行过全面的原型机测试，但理论上认为其技术是可行的，並且有能力將太空飞行器加速到足以实现星际旅行的速度。

想了解更多关於该技术及其变体的討论，可观看我们的《核选项》和《重振猎户座计划：核太空飞行器推进的新时代》节目。

加粗 - 核热推进器

在核热推进系统中，核反应堆的冷却方式与常规裂变反应堆类似，但核反应堆產生的热量会被直接用於加热推进剂。

儘管具体的工程设计复杂多样，但核热推进的基本原理非常简单：

1. 利用未来的推进剂冷却核反应堆；

2. 在不导致设备熔化的前提下，儘可能提高推进剂的温度。

在设计中，需要考虑 “闭环循环” 与 “开环循环” 的选择：

· 闭环循环：推进剂不直接与核反应堆堆芯接触，避免推进剂被放射性污染，但系统复杂度和成本较高；

· 开环循环：推进剂直接流经反应堆堆芯，吸收热量后从尾部喷出 —— 这种设计成本低、效率高，但喷出的推进剂具有放射性，因此不適合在有人活动的区域（如地球表面、近地轨道）使用。

无论是闭环还是开环核热推进系统，都能显著简化行星际任务 —— 儘管太空本身已充满辐射，但只需为船员提供適当的辐射屏蔽，並確保太空飞行器在接近或离开有人居住的天体时的安全性即可。

儘管核热推进器通常被宣传为 “从未用於地球发射”，但从现实角度来看，配备闭环系统的核热推进器用於地面发射是相对安全的 —— 其危险性与常规火箭相比並无显著差异，即使发生故障，碎片坠落造成的风险也可控。因此，未来核热推进器有可能成为常见的发射载具。

目前，核热推进器更多被设想为 “二级推进系统”：

· 利用常规火箭或太空电梯等方式，將太空飞行器送入地球高轨道的空间站；

· 在空间站上为太空飞行器加注核热推进系统所需的燃料，然后利用核热推进器实现从地球轨道到其他天体的航行。

加粗 - 猎户座推进器

猎户座推进器是核脉衝推进器最著名的实例，其工作原理是在太空飞行器后方引爆核弹，利用核爆炸產生的巨大推力將太空飞行器加速到极高的速度 —— 足以实现星际旅行。

加粗 - 氧化剂

所有需要燃烧燃料的火箭都离不开氧化剂 —— 因为燃烧过程需要氧气参与。在大多数情况下，分子氧是最常用的氧化剂。

在火箭推进中，推进剂通常是燃料与氧化剂燃烧后的產物 —— 例如，大多数火箭的排气中都含有大量二氧化碳和水，这与汽车尾气的成分相似。

加粗 - 光子火箭

一款优秀火箭的关键在於拥有高排气速度 —— 从太空飞行器尾部喷出的粒子速度越快越好。在已知的粒子中，除了假想的快子（tachyons）外，没有任何粒子的速度能超过光子（光的粒子）—— 光子以光速传播，引力波的速度也与光速相同。

光子火箭（有时也被称为 “手电筒推进器”）正是基於这一原理设计的：以光子作为推进剂，从太空飞行器尾部喷出 —— 这些光子可以是普通可见光、雷射束，也可以是微波、伽马射线甚至无线电波等不同频率的电磁辐射。

理论上，若太空飞行器能携带大量以光子形式存在的推进剂（或能將物质转化为光子的装置，如反物质湮灭装置、黑洞蒸发装置），就能实现接近光速的飞行。

然而，当前的技术面临一个重大难题：能量密度极低。例如，现代电池的能量密度不足 100 万焦耳 / 千克（即 1 兆焦 / 千克），仅为等质量汽油或火箭燃料的 1%-2%。而 1 千克光子（或其质量能量等效物）的能量高达 900 亿兆焦 —— 这意味著，一块耗尽的电池实际上只损失了几纳克的质量，而非 1 千克。