移民火星不是夢,美國宇航局小型核反應堆研究取得重大突破

人類的征程必將是星辰大海

目前的人類需要登錄的下一個目標就是火星了。當人類登陸火星以後,如何在火星上表面足夠的能量來維持生產空氣和水、提供棲息地和其他設備的電力,就成了關鍵的問題。

太陽能發電當然是一種選擇,但火星上日照量為地球上的三分之一,僅限於一些有足夠的陽光照射的地區,才能正常的發電,而且火星的風暴很多,我們在電影《火星救援》都有所領教。

移民火星不是夢,美國宇航局小型核反應堆研究取得重大突破

核電池是另一種選擇,在科幻電影《火星救援》中,就展示了核電池的應用,馬特呆萌為了避免在零下幾十度的夜晚被凍死,他就挖出了核電池,放在車上取暖使用。

這種核電池在太空的應用情景不是科幻,而是現實技術,例如美國好奇號火星探測器使用的就是該類核電池,它的全名是放射性同位素熱電發電機(radioisotope thermoelectric generators,RTGs),主要由放射性元素如鈈的自然衰變釋放熱量。好奇號上配置的RTG電池重量在40公斤左右,能夠提供約125瓦特的能量,這比微波爐所需的能量還要低些。所以目前的核電池能量還是太小,隨著放射性鈈衰變,功率水平也會下降。

那麼人類火星基地將如何利用能量?

首先NASA的科學家通過計算機模擬發現,在火星上的初始探險和生存,人類需要一個能產生大約40千瓦功率的能源供給系統,這相當於目前地球上8座房子的能源需求。

近日,NASA宣佈了小型核裂變反應堆的成功研製和測試,這項長達三年的研究計劃,研製出了名為Kilopower的小型反應堆,它通過鈾原子裂變來產生熱量,圍繞反應堆堆芯的熱管再將把熱量傳遞給斯特林發動機,將熱量轉化為電能。這比地面上傳統反應堆的水冷式反應堆,小型化了許多,效率也明顯提高。

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Kilopower迷你核反應堆,重約1噸左右。可以持續提供大約10年的10千瓦電力,NASA採用4臺組合的方式,基本可以滿足在宇航員在月球,以及火星上的生活和探險工作的能源需要。而4臺組合目前的設計重量在5噸左右,也是運載火箭完全可以承受。

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和美國目標直指火星一樣,我們中國也將目光投向了月球和火星,在嫦娥登月計劃中,的月球車上搭載了國產的核電池,用來維持系統熱量,和地面通訊。國產核電池各種指標和美國好奇號相當。今年下半年嫦娥四號會發射登月,我們就能看到中國的月球車在神秘的月球背面漫步。

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