05.11 移民火星又迈出一大步:美国“迷你”核裂变反应堆宣布测试成功

移民火星又迈出一大步:美国“迷你”核裂变反应堆宣布测试成功

据英国媒体报道,近日(英媒报道是5月2日),美国航空航天局(NASA)已成功测试了将为登录火星和月球人类提供能量的核反应堆。并举行新闻发布会,宣布了测试结果。

结果显示非常牛了——

  • 该系统可利用裂变能发电

  • 系统无论在何种环境下都能保持稳定和安全

移民火星又迈出一大步:美国“迷你”核裂变反应堆宣布测试成功

在月球表面的艺术化展示

2017年11月至今年3月,该项目一直在NNSA的内华达国家安全区进行测试。最近的一次测试是在内华达州内进行的使用斯特林技术(KRUSTY)的Kilopower反应堆测试。

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Kilopower的高度为1.9米,重量约为1.7吨,均在运载火箭能够承受的范围之内。它使用浓缩铀作为燃料,供电量在1~10千瓦之间,而NASA预计一个火星基地大约需要40千瓦的电量,也就是说4~5台Kilopower就足以为一个基地供能。

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NASA的一位高级官员在新闻发布会上介绍,NASA目前已将目光投向飞行测试,以了解Kilopower系统在太空中的运行情况。

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据悉,NASA曾经在发射的好奇号和凤凰号等火星探测器上均搭载了放射性同位素热电机,不过它们的供电量还不足200瓦,这只能维持探测器基本的拍摄、走动、传输数据等功能。

在月球或更远的天体上长期执行任务时,宇航员难以使用传统燃料为其活动提供能源。液体或气体燃料不仅易燃且重量很大,长距离运送既危险又昂贵。核反应堆可以产生大量能量,同时占用很少空间,而且不需要添加燃料。核反应堆安全性很高,因为其中包含的燃料在系统接通之前只产生轻微反应。这意味着它可以长距离运输,并且没有运输易燃易爆燃料的固有风险。

而未来的火星基地要承担的任务则更为复杂,比如生产火箭的回程燃料、制造液态水和空气等,现有的同位素热电机和太阳能都远远不能满足这样的能源需求。

因此,NASA才想研发供电量更大的迷你核反应堆来解决这一问题。

NASA空间技术代理副局长吉姆·罗伊特在格伦研究中心举办的的新闻发布会上解释说:“我们登月并最终登陆火星时,可能需要大功率电源,而不能依赖太阳。安全、高效和丰富的能源将是未来无人和载人探索的关键。我期望Kilopower项目能够成为月球和火星电源架构的重要组成部分。”

“对于电力系统来说,火星的环境非常困难。其获得的阳光比地球或月球的少,夜间气温非常低,席卷整个火星的沙尘暴可以持续数周甚至数月时间。”NASA太空技术理事会副理事长史蒂夫·尤尔奇克(Steve Jurczyk)表示,“因此,Kilopower的小尺寸和坚固耐用性让我们能够在单台着陆器上传送多台Kilopower,以提供数十千瓦的功率。”

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当然,这并非人类第一次制造太空核反应堆了。从上个世纪70年代到21世纪初期,苏联和美国都研发过太空核反应堆,但是它们结构复杂、造价高昂,而且进入宇宙后不能适应恶劣的太空环境,比如前苏联的TOPAZ、美国的SNAP-10A,前者由于发射火箭失控导致核反应堆掉入太平洋,而后者由于稳压器故障导致无法发电。

而Kilopower则化繁为简,使用简单的结构设计。

其中最古老的部分当属Kilopower的发动机——1816年就问世的斯特林发动机,这种发动机采用封闭式循环,所以不受气压的影响,有利于抵御火星上不稳定的气压、沙尘暴。此外,冷却装置也使用最简单的伞状散热器,充分利用火星表面常年-55摄氏度的低温。

值得一提的是,此次采用最简单部件,牺牲的就将是能量转化效率,这是斯特林发动机存在的先天劣势,也是2个世纪来该发动机并未大规模普及的原因之一,封闭式的环境意味着无法添加润滑油,摩擦力必然加大,热量损失自然也大,而能量转化率这一点各媒体报道中只字未提。

部分内容根据英国《每日邮报》、环球网整理报道,特此鸣谢。

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