改變遊戲規則:美核裂變發動機研製獲突破,理論可提供數百年電力

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若人類想繼續突破地心引力限制,向更深的太空進發,航天動力系統一定是首要考慮的問題。最新,NASA開創性地完成了新型深空核動力系統的測試,並取得了令人意想不到的佳績。這一突破被指有望成為未來人類征服太空的關鍵性技術,更是NASA改變遊戲規則發展 (GCD)計劃中的重要一環。

改變遊戲規則:美核裂變發動機研製獲突破,理論可提供數百年電力

最新的核動力系統(Kilopower)研發耗資2000萬美元,利用濃縮鈾裂變產生的巨大熱量來驅動發電,理論上這種技術無需依賴於太陽即可以提供數百年穩定的電力。這一系統的核心是高度濃縮鈾,被承載於一個由氧化鈹製成的2米高反應器中(斯特林轉換器)。反應器頂部則是一個巨大的圓形散熱器,用以排出多餘的熱量。

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為了證明Kilopower的性能,科學家制造了一個迷你級的KRUSTY原型機,並在800℃的溫度下成功連續運行28小時。

在俄亥俄州美國宇航局格倫研究中心舉行的一次會議上,Kilopower的首席科學家Marc Gibson透露了今年早些時候在內華達沙漠進行的測試結果,KRUSTY的表現超出了所有人的預期!KRUSTY生產的電力高達1000W,研發團隊指出,利用現有系統可輕鬆擴展至10000W,而未來進行月球和火星任務的設計值可能達到40000W。

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在此之前,雖有部分航天器已經依靠核燃料提供自身,如放射性同位素熱核發電機(RTGs),它依靠鈈-238的衰變提供能量,但這種核動力系統的最大功率至今無法突破1000W。而對Kilopower而言,1000W僅僅是其最低功率,只要任務需要,最高甚至可以擴展到兆瓦級。

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此外,RTGs一旦進程開始就無法停止,這意味著向外太空發射航天器時必須在地面就開啟其動力系統,這存在很大的核安全隱患。而Kilopower可以在太空任務期間隨時啟動,大大提升了發動機的機動性與安全性。

隨著Kilopower項目測試的順利進行,該團隊的科學家表示已經不再需要進一步的地面演示,下一步將獲取審批並在太空中實際測試Kilopower系統的性能,這一任務將在未來18個月內擇機開啟。

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近年來,美國宇航局不斷在空天領域拓寬視野與實力,這無論對月球還是火星探索都是非常有力的技術支持。Kilopower核動力系統造價低廉、易於實施且相比傳統的太陽能可以獲取更多的能量,如果人類想要在地外深空進行更長時間的探索,Kilopower將是非常得力的幫手以助我們征服太空…

文/朱張航宇


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