詹姆斯 ·比克福德·
查尔斯·斯塔克·德雷珀实验室
新的令人兴奋的任务，例如与经过的星际物体的交会，或者在太阳引力焦点处的多目标观测工作，需要远远超过传统火箭的速度。奇异的太阳帆方法可能能够到达所需的遥远地点，但无法在深空进行所需的推进机动。核火箭是大型且昂贵的系统，到达该地点的能力有限。相比之下，我们提出了一种薄膜核同位素引擎，具有足够的能力来搜索、交会，然后从遥远且快速移动的星际物体中返回样本。
同样的技术允许引力透镜望远镜重新瞄准，这样一次任务就可以观察到许多高价值的目标。
基本概念是制造放射性同位素薄片，并直接利用其衰变产物的动量来产生推力。基线设计是约 10 微米厚的钍 228 放射性同位素薄膜，它会经历 α 衰变，半衰期为 1.9 年。随后的衰变链级联产生具有四个额外 α 发射的子产物，其半衰期在 300 纳秒到 3 天之间。当薄膜的一侧涂有约 50 微米厚的吸收体来捕获前向发射时，就会产生推力。由较长半衰期同位素（例如 Ac-227）组成的多个“阶段”可以组合起来，以在延长的任务时间内最大限度地提高速度。
这些概念的主要区别是：
• 级联同位素衰变链（钍循环）将性能提高约 500%
• 多个“级”（材料）可在不降低推力的情况下增加 Delta-V 和使用寿命
• 推力片重新配置可实现主动推力矢量和航天器机动
• 基板热电可以产生多余的电力（例如~50 kW @ eff=1%）
• 基底β发射器可用于电荷中和或诱导电压偏置，优先引导废气排放和/或利用出站太阳风
利用散布在约 250 m^2 区域的 30 公斤放射性同位素（与之前任务中发射的相当）将为 30 公斤有效载荷提供超过 150 公里/秒的 delta-V 速度。可以使用单个传统运载火箭将多个此类系统插入太阳逃逸轨道，从而允许在外太阳系进行本地搜索和交会操作。该系统可扩展至其他有效载荷和任务。主要优点是：
• 能够达到超过 100 公里/秒的速度，并具有在太阳系外物体周围进行交会操作的备用能力
系统包括样品返回选项。
• 基于已知物理和众所周知材料的简单设计
• 可扩展到更小的有效载荷（传感器）或更大的任务（例如望远镜）
• 非常快速地到达深空（> 150 AU），然后在数年的时间内继续积极机动（> 100 公里/秒）以在太阳引力焦点处进行昏暗物体搜索/交会和/或重新定位望远镜的新能力。
