厉害了！NASA测试新裂变空间反应堆展望未来的载人太空探索

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展望未来的载人太空探索，美国国家航空航天局和其他太空机构很清楚，需要满足某些技术要求。不仅需要新一代运载火箭和太空舱(如SLS和猎户座飞船)，还需要新形式能源，以确保在月球、火星和太阳系其他位置的长期任务能够进行。

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关于月球表面新裂变动力系统的概念图。图片：NASA

解决这些问题的一种可能性是Kilopower，一个轻量级的裂变电力系统，可以为机器人任务、基地和勘探任务提供动力。美国航空航天局（NASA）与美国能源部国家核安全管理局(NNSA)合作，最近成功地展示了一种新的核反应堆电力系统，该系统可以使长期的载人任务到达月球、火星和更远的地方。

5月2日美国国家航空航天局的格伦研究中心在最近的一次新闻发布会上公布了这项技术。根据美国国家航空航天局(NASA)：这个电力系统能够产生高达10千瓦的电力——足够多家庭连续使用10年，或者是月球或火星上的一个前站。

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美国国家航空航天局和美国国家安全局的工程师使用斯特灵技术(KRUSTY system)，将真空室的墙壁降低到千瓦级。图片：Los Alamos National Laboratory

美国国家航空航天局(NASA)太空技术任务理事会(STMD)代理副署长吉姆·罗伊特(Jim Reuter)最近在美国国家航空航天局(NASA)的一份新闻稿中解释道：安全、高效和充足的能源将是未来机器人和人类探索的关键。我预计Kilopower项目将成为月球和火星动力架构的重要组成部分。原型动力系统采用了一个小型的固态铀235反应堆芯和被动钠热管，将反应堆热量转移到高效的斯特灵发动机上，将热能转化为电能。

这一电力系统非常适合像月球这样的地方，因为月球上的太阳能电池板很难使用，因为月球上夜晚相当于地球上的14天。此外，许多月球探测计划包括在永久阴凉的极地地区或在稳定的地下熔岩管道中建造前哨站。在火星上，阳光更充足，但受制于地球的昼夜循环和天气(如沙尘暴)。因此这项技术可以确保稳定的电力供应，而不是依赖于像阳光这样的间歇性光源。

马克·吉布森(Marc Gibson)是格伦(Glenn)的首席Kilopower工程师说：“Kilopower让我们有能力完成更高级别的任务，并探索月球阴影下的陨石坑。当我们开始把宇航员送上月球和其他星球的时候，这将需要我们以前从未需要的一种新的力量。

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四个克鲁格发电机为火星表面的一个前哨提供了能量，图片：NASA/STMD

Kilopower实验于2017年11月至3月在NNSA的内华达国家安全网站(NNSS)进行。除了证明该系统可以通过裂变产生电能之外，实验的目的还在于表明它在任何环境下都是稳定和安全的。因此，Kilopower团队在实验中分四个阶段进行。前两个阶段是在没有电力的情况下进行的，确认系统中的每个组件都运行正常。

在第三阶段，在进入第四阶段之前，团队增加了将核心慢慢加热的能力，其中包括28小时的全功率试运行。这一阶段模拟了一个任务的所有阶段，包括一个反应堆启动，提升到全部功率，稳定运行和关闭。在整个实验过程中，团队模拟了各种系统故障，以确保系统能够持续工作——包括断电、引擎失灵和热管失效。

在整个过程中，克鲁格发电机一直在提供电力，证明它可以忍受任何太空探索所带来的冲击。吉布森表示：我们让这个系统通过它的速度，非常了解反应堆，这个测试证明了系统是按照我们设计的方式工作的。不管我们把它暴露在什么环境下，反应堆的性能都很好。

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基普勒反应堆可以在月球和火星上建立永久基地，并允许当地生产燃料和其他材料。图片：ESA/Foster + Partners

展望未来，Kilopower项目仍将是美国国家航空航天局(NASA)的发展计划(GCD)项目的一部分。作为美国宇航局太空技术任务理事会(STMD)的一部分，该计划的目标是推进空间技术，这可能会为该机构未来的太空任务带来全新的方法。最终，该团队希望到2020年实现技术演示任务(TDM)的过渡。

如果一切顺利，克鲁提斯反应堆将会允许人类在月球和火星上永久停留。它还可以向依靠就地资源利用(ISRU)的特派团提供支助，从当地的水冰来源生产联氨燃料，并从当地的土力石建造材料。基本上当机器人任务安装到月球表层土壤，3D印刷基地和宇航员开始进行定期的去月球进行研究和实验(就像他们今天到国际空间站)

它可以是KRUSTY反应堆，为他们将他们所有的电力需求。在未来的几十年里，同样的情况也可能发生在火星上，甚至在太阳系外的位置。这个反应堆系统也可以为依赖于核热或核动力推进的火箭铺平道路，使地球以外的任务更快、更划算！

博科园-科学科普｜文：Matt Williams｜来自：Universe Today｜参考：NASA