美国国家航空航天局的裂变表面动力项目为月球探索注入活力

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月球表面裂变表面动力项目的概念图。背景中可以看到地球和火星。月球表面是灰色和多岩石的。信用:美国国家航空航天局

（）据美国宇航局（艾伦·巴斯巴克）：美国国家航空航天局正在完成其裂变表面动力项目的初始阶段，该项目专注于开发小型发电核裂变反应堆的概念设计，该反应堆可用于未来的月球演示，并为未来的火星设计提供信息。

美国国家航空航天局在2022年授予三份价值500万美元的合同，要求每个商业合作伙伴开发包括反应堆在内的初步设计；其电力转换、散热以及电力管理和分配系统；估计成本；一份开发计划可能为人类在月球表面持续存在至少10年铺平道路。

“需要在月球上演示核动力源，以表明它是一个安全、清洁、可靠的选择，”美国国家航空航天局太空技术任务理事会技术演示任务项目主任特鲁迪·科尔特斯说。“从技术角度来看，月夜具有挑战性，因此拥有一个独立于太阳运行的核反应堆这样的电源，是在月球上进行长期探索和科学研究的一个可行选择。”

虽然太阳能系统在月球上有局限性，但核反应堆可以放置在永久阴影区（那里可能有水冰）或在长达14.5个地球日的月球夜晚持续发电。

美国国家航空航天局设计的这个初始反应堆的要求是开放和灵活的，以保持商业合作伙伴的能力，为技术审查带来创造性的方法。

“有各种健康的方法；美国国家航空航天局格伦研究中心的裂变表面动力项目经理林赛·卡尔登说:“它们彼此之间都很独特。“我们没有故意给他们提出很多要求，因为我们希望他们跳出框框思考。”

然而，美国国家航空航天局明确指出反应堆应该保持在6公吨以下，能够产生40千瓦的电力，确保足够用于演示目的，并为运行月球栖息地、漫游车、备用电网或科学实验提供额外的电力。在美国，40千瓦平均可以为33个家庭提供电力。



美国国家航空航天局计划在月球上持续存在，并最终登陆火星。安全、高效、可靠的能源将是未来机器人和人类探索的关键。信用:美国国家航空航天局

美国国家航空航天局还设定了一个目标，即反应堆应该能够在没有人为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。

除了设定的要求之外，合作伙伴还设想了如何远程启动和控制反应堆。他们发现了潜在的故障，并考虑了不同类型的燃料和配置。让地球上的核能公司与拥有太空专业知识的公司合作，可以产生各种各样的想法。

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，届时将征求工业界的意见，以设计最终的反应堆在月球上进行演示。卡尔登说，这些额外的知识将有助于该机构设定第二阶段的要求。

卡尔登说:“我们正在从这三个合作伙伴那里获得大量信息。“我们需要一些时间来处理这一切，看看进入第二阶段有什么意义，并从第一阶段中吸取最佳成果来设定要求，以设计一个低风险的系统。”

第二阶段的公开征集计划于2025年进行。

在第二阶段之后，向发射台交付反应堆的目标日期是2030年代初。在月球上，该反应堆将完成一年的演示，然后运行九年。如果一切顺利，反应堆设计可能会得到更新，以用于火星上的潜在用途。

除了为第二阶段做准备之外，美国国家航空航天局最近授予罗尔斯·罗伊斯北美技术公司、布雷顿能源公司和通用电气公司开发布雷顿电力转换器的合同。

核裂变产生的热能在使用前必须转化为电能。布雷顿转换器通过利用热量差异来旋转转换器内的涡轮机来解决这一问题。然而，目前的布雷顿转换器浪费了大量的热量，因此美国国家航空航天局要求公司提高这些发动机的效率。

技术演示任务计划由美国国家航空航天局空间技术任务理事会管理裂变表面动力。