NASA的核地平线计划：为月球、火星及更远的地方开拓裂变能源

NASA正在推进裂变地面动力项目，为月球开发核裂变反应堆，重点是自主性、安全性和长期运行。这项工作旨在支持人类在月球上的持续存在，并有可能应用于火星。美国国家航空航天局（NASA）正在结束其裂变地面动力项目的初始阶段，该项目侧重于开发小型发电核裂变反应堆的概念设计，可用于未来在月球上的演示，并为未来火星设计提供参考。

美国国家航空航天局在 2022 年授予了三份价值 500 万美元的合同，责成每个商业伙伴开发一份初步设计，其中包括反应堆、其动力转换、热排出以及动力管理和分配系统、估计成本和开发时间表，为人类在月球表面持续存在至少 10 年提供动力铺平道路。

"需要在月球上演示核动力源，以证明它是一种安全、清洁、可靠的选择，"华盛顿NASA总部NASA空间技术任务局技术演示任务项目主任特鲁迪-科特斯（Trudy Kortes）说。"从技术角度来看，月球之夜具有挑战性，因此拥有像这种独立于太阳运行的核反应堆这样的动力源，是在月球上开展长期探索和科学工作的有利选择。"

虽然太阳能发电系统在月球上受到限制，但核反应堆可以放置在永久阴影区（那里可能有水冰），或者在长达 14.5 个地球日的月夜中持续发电。

美国国家航空航天局（NASA）计划在月球并最终在火星上持续存在。安全、高效、可靠的能源将是未来机器人和人类探索的关键。资料来源：美国国家航空航天局

美国国家航空航天局对这一初始反应堆的要求是开放和灵活的，以保持商业伙伴的能力，为技术审查带来创造性的方法。

美国国家航空航天局克利夫兰格伦研究中心裂变表面动力项目经理林赛-卡尔顿（Lindsay Kaldon）说："我们采用了多种多样的方法，每种方法都非常独特，并且有意没有给他们提出很多要求，因为我们希望他们能跳出框框来思考问题"。

不过，美国国家航空航天局（NASA）有一些简单的规定，反应堆的重量应在 6 公吨以下，并能产生 40 千瓦（kW）的电力，以确保有足够的电力用于演示目的，并有额外的电力可用于运行月球栖息地、漫游车、备用电网或科学实验。在美国，40 千瓦平均可为 33 户家庭提供电力。

美国国家航空航天局还设定了一个目标，即反应堆应能够在没有人工干预的情况下运行十年，这是其成功的关键。安全，尤其是辐射剂量和屏蔽，是设计的另一个关键驱动因素。

除了既定要求外，合作伙伴还设想了如何远程启动和控制反应堆。他们找出了潜在的故障，并考虑了不同类型的燃料和配置。地球上的核公司与拥有太空专业知识的公司结成合作伙伴关系，可以产生广泛的想法。

美国国家航空航天局计划延长第一阶段的三份合同，以便在第二阶段之前收集更多信息。卡尔顿说，这些额外的知识将有助于该机构制定第二阶段的要求。

Kaldon 说："我们从三个合作伙伴那里获得了很多信息。我们需要一些时间来处理这些信息，看看进入第二阶段有什么意义，并从第一阶段中汲取精华，制定要求，以设计一个风险较低的系统。"

第二阶段的公开招标计划于 2025 年进行。阶段结束后，向发射台运送反应堆的目标日期是 20 世纪 30 年代初。在月球上，反应堆将完成为期1年的演示，然后运行9年。如果一切顺利，反应堆的设计可能会更新，以便在火星上使用。

除了为第二阶段做准备，美国国家航空航天局最近还授予劳斯莱斯北美技术公司、布雷顿能源公司和通用电气公司开发布雷顿动力转换器的合同。

核裂变产生的热能必须在使用前转化为电能。布雷顿转换器利用热量差使转换器内的涡轮机旋转，从而解决了这一问题。然而，目前的布雷顿转换器浪费了大量热量，因此 NASA 要求各公司提高这些发动机的效率。

编译来源：ScitechDaily