圖：月球上核裂變能源系統(tǒng)概念渲染圖

NASA空間技術(shù)任務(wù)局核技術(shù)組合負(fù)責(zé)人安東尼 · 卡洛米諾 (Anthony Calomino)表示宽堆，該計(jì)劃是在本世紀(jì) 20 年代末之前開發(fā) 10 千瓦級(jí)的核裂變動(dòng)力系統(tǒng)瓦哎，在月球上進(jìn)行演示。NASA 將在地球上進(jìn)行制造組裝陶珠，然后進(jìn)行安全測(cè)試挟裂，以確保其正常運(yùn)行。

該核裂變動(dòng)力系統(tǒng)將與月球著陸器結(jié)合揍诽，然后被運(yùn)載火箭送到繞月軌道上诀蓉。著陸器會(huì)將該系統(tǒng)送到月球表面，并可以立即運(yùn)行竖枚，不需要額外的組裝劝讯。這次演示預(yù)計(jì)將持續(xù)一年時(shí)間，最終可能支持在月球路棍、火星持乌、甚至在更遙遠(yuǎn)的太空進(jìn)行更長時(shí)間的任務(wù)。

卡洛米諾說：“一旦這項(xiàng)技術(shù)通過演示得到認(rèn)證攀叼，未來的系統(tǒng)就可以擴(kuò)大規(guī)模硫搏，或者多個(gè)裝置可以共同用于月球和火星的長期任務(wù)。四個(gè)機(jī)組要嘿，每個(gè)機(jī)組提供 10 千瓦電力涝调，足以滿足月球或火星前哨基地的需求。核裂變動(dòng)力系統(tǒng)在行星表面產(chǎn)生大量電力或腔，這將使大規(guī)某羝鳎勘探、建立人類前哨基地和就地利用資源成為可能蔚便，同時(shí)也為商業(yè)化提供了機(jī)會(huì)毙玻。”

NASA 正在與核研究機(jī)構(gòu)愛達(dá)荷州國家實(shí)驗(yàn)室 (INL)合作。但這個(gè)計(jì)劃現(xiàn)實(shí)嗎?六年后交付是否可能?INL 太空核能和同位素技術(shù)部主任史蒂夫 · 約翰遜 (Steve Johnson)認(rèn)為完全可行。他說：“我們能夠利用多年來在先進(jìn)燃料和材料方面的研發(fā)成果淆珊，以及最近的太空商業(yè)化運(yùn)輸?shù)倪M(jìn)展來降低延遲完工的風(fēng)險(xiǎn)夺饲，以實(shí)現(xiàn) 2026 年的預(yù)定目標(biāo)奸汇。”

核電站將如何運(yùn)作?

卡洛米諾說施符，確保這個(gè)項(xiàng)目成功的關(guān)鍵技術(shù)是核反應(yīng)堆、電力轉(zhuǎn)換擂找、散熱和太空飛行技術(shù)戳吝。他表示：“低濃縮度的核燃料將為核芯提供動(dòng)力。小型核反應(yīng)堆會(huì)產(chǎn)生熱量贯涎，這些熱量會(huì)通過電力轉(zhuǎn)換系統(tǒng)變?yōu)殡娔芴蓿?jīng)調(diào)節(jié)后分配給月球和火星表面的用戶設(shè)備。散熱技術(shù)對(duì)于保持設(shè)備正常運(yùn)行的溫度也很重要塘雳。”

約翰遜稱陆盘，除了過去幾十年的研發(fā)外，致力于創(chuàng)建核反應(yīng)堆败明、電力轉(zhuǎn)換丰搞、散熱和太空飛行技術(shù)的現(xiàn)有物理基礎(chǔ)設(shè)施，將使 2026 年的目標(biāo)成為可能讼狗。他說：“我們可以利用國家實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有的設(shè)施和技術(shù)專長來支持這一重要方案稚铡，以實(shí)現(xiàn)最終目標(biāo)。在 INL硝闸，我們支持未來幾個(gè)月的行業(yè)和伙伴的努力旺哀，以設(shè)計(jì)這個(gè)演示反應(yīng)堆，將航空航天硼挡、核能和電力公司聯(lián)合起來恤朝，共同實(shí)現(xiàn)里程碑式的成就。”

圖：SpaceIL 的 Beresheet 探測(cè)器在軌道上拍攝的月球照片

卡洛米諾說版绢，NASA 已經(jīng)與美國能源部合作棕虫，他們將共同制定任務(wù)和系統(tǒng)要求。INL 將管理核裂變動(dòng)力系統(tǒng)的研發(fā)合同败旋，包括反應(yīng)堆和防護(hù)系統(tǒng)录切、電力轉(zhuǎn)換系統(tǒng)、散熱系統(tǒng)以及電力管理和分配系統(tǒng)仁连。他說：“核裂變動(dòng)力系統(tǒng)將以每年提供 10 千瓦電力的能力運(yùn)行 10 年左右蓝角。”他補(bǔ)充說，10 千瓦電力大致相當(dāng)于為 3 到 4 個(gè)大家庭供電饭冬。

卡洛米諾表示使鹅，為了衡量行業(yè)的興趣并征求該項(xiàng)目的設(shè)計(jì)方案，INL 向行業(yè)征集信息，并且已經(jīng)收到了 22 份書面回復(fù)患朱，這些回復(fù)的公司都來自航空航天鲁僚、核能和電力轉(zhuǎn)換行業(yè)。

雖然卡洛米諾沒有透露這些公司的名字裁厅，但他稱這些公司在制造核反應(yīng)堆冰沙、開發(fā)航天技術(shù)以及制造業(yè)擁有豐富經(jīng)驗(yàn)，而這些行業(yè)正是這個(gè)特殊項(xiàng)目所需的專門設(shè)備行業(yè)执虹。他補(bǔ)充說拓挥，NASA 和美國能源部計(jì)劃在 2021 年初發(fā)布初步設(shè)計(jì)合同建議書，特別是與核裂變有關(guān)的建議書袋励。未來的合同授予價(jià)值仍有待確定侥啤。

卡洛米諾說：“政府計(jì)劃授予多個(gè)短期合同，以開發(fā)初步設(shè)計(jì)接碘，然后再授予最終飛行硬件開發(fā)的大合同弦蜀。”該項(xiàng)目預(yù)計(jì)各公司將組建專門團(tuán)隊(duì)，開發(fā)動(dòng)力系統(tǒng)所需的所有技術(shù)班域。這個(gè)項(xiàng)目非常復(fù)雜栋负，因?yàn)樗枰喜煌墓こ碳寄堋．吘顾ゼ瑢ｉT從事核反應(yīng)堆開發(fā)的公司邻因，可能沒有開發(fā)航天設(shè)備或電力轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的企業(yè)知識(shí)或經(jīng)驗(yàn)。”此外擅盏，可能還需要其他專門的通信設(shè)備耽暖、傳感器、電力轉(zhuǎn)換技術(shù)和熱傳遞技術(shù)纹硼，這些技術(shù)通過建立合作伙伴關(guān)系而獲得最為有效英胖。

月球核反應(yīng)堆安全嗎?

在普通人看來，在月球上建造核反應(yīng)堆的想法可能不同尋常壶缚，甚至覺得極其危險(xiǎn)皿港。就業(yè)機(jī)構(gòu) Get Into Nuclear 的創(chuàng)始人安德魯 · 克拉布特里 (Andrew Crabtree)表示，雖然這項(xiàng)工程有很多因素需要考慮溉奕，但并不需要考慮在太空使用核能是否安全的問題褂傀。

克拉布特里說：“核能以前在太空中使用過無數(shù)次。自 1969 年 11 月阿波羅 12 號(hào)成功經(jīng)受住巨大的溫度變化以來加勤，原子能一直在月球上運(yùn)行仙辟。阿波羅 12 號(hào)標(biāo)志著首次在月球上使用核電系統(tǒng)。”他還說鳄梅，擔(dān)心太空受到污染純屬杞人憂天叠国。

但環(huán)保企業(yè)的盈利和營銷顧問謝爾 · 霍洛維茨 (Shel Horowitz)表示未檩，在月球上建造核電站將是徒勞的，而且完全沒有必要粟焊。 他說：“隨著太陽能冤狡、風(fēng)能和小型水電系統(tǒng)提供的清潔能源的成本迅速下降，再加上我們通過節(jié)約能源實(shí)現(xiàn)的效率不斷提高项棠，沒有理由建立耗時(shí)悲雳、昂貴且令人擔(dān)憂的核電站。沒有它沾乘，我們也可以滿足能源需求条舀。”

作為回應(yīng)诽泪，卡洛米諾說杰赴，這個(gè)項(xiàng)目很可能需要使用霍洛維茨引用的諸多可再生能源。未來執(zhí)行的其他任務(wù)可能也需要它們挂闺，但在太空運(yùn)行的挑戰(zhàn)是獨(dú)特的便金，這可能會(huì)使利用可再生能源變得不切實(shí)際。

他說：“這些任務(wù)可能需要各種各樣的太陽能轮贫、電池断克、放射性同位素以及核裂變動(dòng)力系統(tǒng)，以滿足廣泛的苛刻要求蛛跛。在太陽能抑琳、風(fēng)能和水力發(fā)電不容易獲得的地方，核電是必要的痊缎。例如果嗜，在火星上，太陽的能量在不同季節(jié)變化很大石勋，沙塵暴可能會(huì)持續(xù)幾個(gè)月补颗。在月球上，寒冷的月球夜晚持續(xù) 14 天缓待，而兩極附近的光照變化很大蚓耽，永久陰影下的隕石坑里根本沒有陽光。在這些具有挑戰(zhàn)性的環(huán)境中旋炒，利用陽光發(fā)電是困難的步悠，燃料供應(yīng)也很有限。而核電提供了一種輕便瘫镇、可靠和高效的解決方案鼎兽。”

為商業(yè)建筑行業(yè)推廣可再生能源的梅林克公司創(chuàng)始人兼首席執(zhí)行官，史蒂夫 · 梅林克 (Steve Melink)說汇四，還有其他因素需要考慮接奈。他問道：“當(dāng)出問題時(shí)踢涌，尤其是緊急問題，我們將如何解決?”

梅林克建議 NASA 使用太陽能光伏發(fā)電序宦，他說這種技術(shù)已經(jīng)被用于太空發(fā)電睁壁，并稱這是個(gè)更實(shí)用的解決方案。梅林克表示：“在過去的 10 年里互捌，太陽能光伏的成本下降了很多癌割，以至于地球上各地的公共設(shè)施、企業(yè)和學(xué)校都在安裝太陽能光伏茵沾，它不存在熔毀窟怪、放射性污染和完全斷電等災(zāi)難性風(fēng)險(xiǎn)。隨著時(shí)間推移负腻，太陽能是確保冗余性和可擴(kuò)充性的最終解決方案嫡笔。”

盡管存在這些擔(dān)憂，卡洛米諾表示淡窘，確保安全始終是 NASA 的首要任務(wù)辞仇。該項(xiàng)目仍需通過國家環(huán)境政策法案的審批程序，其中包括評(píng)估該項(xiàng)目的環(huán)境影響讼牢，動(dòng)力系統(tǒng)的設(shè)計(jì)將使核燃料在到達(dá)月球表面之前不會(huì)被激活板拂。卡洛米諾說：“與地面反應(yīng)堆不同的是盾摹，太空沒有移除或更換核燃料的打算嬉竞。”

卡洛米諾說，在其為期 10 年的任務(wù)結(jié)束時(shí)厉斟，還有一項(xiàng)安全退役該設(shè)施的計(jì)劃挚躯。他表示：“在任務(wù)結(jié)束時(shí)，系統(tǒng)將關(guān)閉捏膨，輻射水平將逐漸降低到人類接觸和處理的安全水平秧均。使用過的系統(tǒng)可以轉(zhuǎn)移到一個(gè)遠(yuǎn)程存儲(chǔ)位置，在那里它們不會(huì)對(duì)宇航員或環(huán)境構(gòu)成任何威脅号涯。”

圖：藝術(shù)家對(duì)人類火星基地的構(gòu)思目胡，其剖切面揭示了內(nèi)部園藝區(qū)

Liberty BioSecurity 首席醫(yī)療創(chuàng)新官何塞 · 莫雷博士(Jose Morey)說，即使月球上的核電設(shè)施發(fā)生事故链快，也不會(huì)對(duì)地球構(gòu)成什么風(fēng)險(xiǎn)誉己。這是因?yàn)榈厍蚴艿酱髿鈱拥谋Ｗo(hù)，阻擋了外層空間產(chǎn)生的致命輻射域蜗。他說：“輻射的形式多種多樣巨双，宇宙射線是其中傷害最強(qiáng)的一種，宇宙中充斥著這種輻射霉祸。其他形式的輻射也隨處可見筑累。”

莫雷博士補(bǔ)充說袱蜡，有些表示有興趣參與的公司包括藍(lán)色起源公司和 BWXT。雖然這一努力還在起步階段疗刮，但它表明核能行業(yè)仍在探索新的領(lǐng)域吞瘸。他表示：“核能一直是一種非常清潔、有效的能源忿迷。從現(xiàn)實(shí)角度來看械与，這將是太空探索的關(guān)鍵。更重要的是纫惰，這對(duì)于人類成為一種多行星物種至關(guān)重要梅柑。在發(fā)現(xiàn)下一種高效、清潔的能源之前瓢疤，太空探索的新曙光將使核工業(yè)復(fù)蘇脯牛。“