美國航空航天局和美國能源部將征求業界的建議，在月球和火星上建造一座核電站，以支持其長期探索計劃。這項建議是建立一個裂變表面動力系統，目標是在2026年前準備好飛行系統、著陸器和反應堆。

美國國家航空航天局太空技術任務理事會的核技術組合負責人安東尼·卡羅米諾表示，該計劃將在20世紀20年代末開發一個10千瓦級的裂變表面發電系統，用于在月球上進行演示，然后進行安全測試，以確保其正常工作。

之后，它將與月球著陸器集成，并由運載火箭將其運送到繞月軌道上。著陸器將把它降低到地面，一旦它到達，它將準備好運行，不需要額外的裝配或建造。這次演示預計將持續一年，最終可能導致在月球、火星和其他地方的長期任務。

“一旦這項技術通過演示得到證實，未來的系統可能會擴大規模，或者多個單元可以一起用于長期的月球任務，最終到達火星，”卡洛米諾說四個單元，每個單元提供10千瓦的電力，將提供足夠的電力在月球或火星上建立前哨站。利用裂變表面電力系統在行星表面產生大量電力的能力，將使大規模勘探、建立人類前哨基地和利用原地資源成為可能，同時允許商業化。”

美國宇航局正在與愛達荷國家實驗室合作，這是美國能源部實驗室綜合設施的一部分。但這個計劃是否現實，六年后是否可能交付?據愛達荷國家實驗室太空核能和同位素技術部主任史蒂夫·約翰遜說，答案是肯定的。

約翰遜說：“我們能夠利用多年來在先進燃料和材料方面的研究和開發工作，以及最近商業航天運輸的進展，來降低進度計劃的風險，以滿足2026年的日期。”我們正努力將商業核工業創新帶到桌面上來，與美國宇航局和航空航天工業利用現有技術進行合作。”

卡洛米諾說，對這個項目的成功至關重要的技術是核反應堆、功率轉換、散熱和太空飛行技術。

核電站的工作原理

“低濃縮形式的核燃料將為核核心提供動力，”他說這座小型核反應堆將產生熱量，并將其傳遞給電力轉換系統。動力轉換系統將由發動機組成，這些發動機的設計目的是利用反應堆的熱量而不是可燃燃料運行。這些發動機利用熱量，將其轉化為電能，并將其調節并分配給月球和火星表面的用戶設備。散熱技術對于保持設備的正確工作溫度也很重要。”

約翰遜說，除了在過去幾十年里進行的研究和開發外，現有的專門用于制造核反應堆、功率轉換、排熱和太空飛行技術的物理基礎設施將使2026年的時間表成為可能。

他說：“我們可以利用我們國家實驗室現有的設施和技術專長，支持這項重要舉措，以滿足國家的時間表。”在愛達荷國家實驗室，我們正在支持未來幾個月的工業/合作計劃，以設計這一示范反應堆，將航空航天、核能和電力公司聚集在一起，共同完成這項巨大的努力。”

卡洛米諾說，該機構已經與能源部合作，他們將共同確定任務和系統需求。愛達荷國家實驗室將管理裂變表面能量月球系統的開發合同，包括其反應堆和防護罩、功率轉換系統、熱釋放系統以及電源管理和分配系統。

“裂變表面電力系統的設計將在10千瓦左右的電力下運行10年左右，”他說，10千瓦大致相當于為5至8個大家庭供電所需的能量。

卡洛米諾說，實驗室發布了一份信息請求，以評估行業利益并征集項目設計。它收到了來自大小公司的22份書面答復，這些公司都來自航空航天、核能和電力轉換部門。

雖然他沒有透露其中任何一家公司的名字，但他會說，這些公司在制造核反應堆、開發航天技術和制造這一特定項目所需的專用設備方面都很有經驗。他補充說，美國航空和航天局和美國能源部計劃在2021年初發布另一份提案請求，具體涉及核裂變發電。未來的合同授予價值仍有待確定。

他說：“政府計劃授予多個短期合同，開發初步設計，然后再簽訂大型合同，進行最終的飛行硬件開發。”該項目預計各公司將組建團隊，解決開發這一獨特而復雜的電力系統所需的所有技術領域。”

卡洛米諾說，這個項目如此復雜，因為它需要整合不同的組織工程技能。

他說：“專門從事核反應堆開發的公司可能沒有開發航天設備或電力轉換系統的企業知識或經驗。”此外，還可能有其他專門的通信設備、傳感器、功率轉換技術和熱傳輸技術，這些都是通過建立伙伴關系最有效地獲得的。”

月球上的核反應堆安全嗎?

在月球上建造核反應堆的想法對普通公眾來說可能是不尋常的，甚至是危險的。“進入核就業機構”的創始人安德魯·克拉布特里說，雖然這項工作需要考慮很多因素，但在太空使用核能是否安全的問題并不是其中之一。

“核能以前已經在太空中使用過無數次了，”克拉布里說自從1969年11月阿波羅12號成功地經受住了巨大的溫度變化之后，原子能一直在月球上運行。阿波羅12號標志著在月球上首次使用核電力系統。”

他還說，那些擔心太空不受污染的人應該好好休息。

“在你說‘我們不應該用核廢料污染太空’之前，要知道，你所聽過的幾乎每一次太空任務都使用了放射性同位素熱電發電機，這種發電機的電源是钚238。”

綠色企業顧問謝爾·霍洛維茨表示，將核電站送上月球將是一件微不足道的事情，完全沒有必要。

他說：“由于太陽能、風能和小規模水力發電的真正清潔能源成本迅速下降，再加上我們通過節約能源所取得的效率不斷提高，我們沒有理由經歷一個漫長、昂貴和令人擔憂的過程。”沒有這個，我們可以滿足我們的能源需求。”

對此，卡洛米諾說，這個項目很可能需要使用霍洛維茨引用的相同的可再生能源。未來執行的其他任務可能也需要這些設備，但在太空中運行存在著獨特的挑戰，可能使使用可再生能源不切實際，甚至不可能。

他說：“這些任務可能需要各種太陽能、電池、放射性同位素和核裂變發電系統，以滿足廣泛的要求。”在太陽能、風能和水力發電不易獲得的地方，裂變表面發電是必要的。例如，在火星上，太陽的能量隨季節變化很大，周期性沙塵暴可能持續數月。在月球上，寒冷的月夜持續了14天，而太陽光在兩極附近變化很大，而且在永久陰影籠罩的隕石坑中看不到。在這些具有挑戰性的環境中，利用陽光發電很困難，燃料供應也很有限。核裂變能提供了一種輕量化、可靠和高效的解決方案。”

《融合資本主義：保守主義者的清潔能源愿景》一書的作者、梅林克公司的創始人兼首席執行官史蒂夫•梅林克說，還有其他因素需要考慮。

“當(而不是如果)出了問題，我們將如何解決問題，尤其是在緊急情況下?”他問道。”核能是如此復雜，預測每一個可預見的問題都需要零部件、技術人員和物資，這些在未來幾代人看來都不可行。”

他建議美國宇航局使用太陽能光伏，他說太陽能光伏已經在太空中被用來發電，他說這是一個切實可行的解決方案。

在太陽能、風能和水力發電不易獲得的地方，核裂變發電是必要的。

他在談到太陽能光伏發電時說：“在過去10年里，成本下降了很多，以至于地球上各地的公用事業、企業和學校都在安裝太陽能光伏發電。”沒有災難性的風險，比如熔毀、放射性污染和完全停電。太陽能是確保冗余性和可擴展性的最終解決方案。”

盡管有這些擔憂，卡羅米諾說，安全一直是美國宇航局的首要任務。該項目仍需經過國家環境政策法的審批程序，其中包括評估項目的環境影響，電力系統的設計將使核燃料在月球表面之前甚至不會被激活。

他說：“與地面反應堆不同，太空核反應堆沒有拆除或更換燃料的意圖。”

卡洛米諾說，在10年的任務結束時，他們還計劃安全地退役。

他說：“在生命的盡頭，系統將關閉，輻射水平將逐漸降低到安全水平，供人類進入和處理。”使用過的系統可以轉移到一個不會對機組人員或環境構成任何威脅的遠程存儲位置。”

自由生物安全公司首席醫療創新官何塞·莫雷博士說，即使月球上的設施發生事故，對地球的風險也很小。這是因為地球受到大氣層的保護，大氣阻擋了外層空間產生的致命輻射。

他說：“輻射有多種形式，宇宙射線是最有害的一種，宇宙充滿了這種射線。”此外，其他形式的輻射也隨處可見。”

莫雷博士補充說，一些公司表示有興趣參與這項努力，包括藍色起源，和BWXT。Blue Origin不會向CNBC提供評論，BWXT也沒有回復評論請求。

他說：“這是一個綜合性的能源工程公司，傳統的航空航天公司，以及新的航空公司。”

雖然這項努力還處于起步階段，但它表明核能工業仍在探索新的領域。莫雷博士說，盡管核能問題具有復雜的政治性質，但它的優勢使其成為推動美國在太空努力的理想選擇。

他說：“核能一直是一種非常清潔的能源形式，而且非常有效。”現實地說，它將是深空探索的關鍵，更重要的是，對于人類成為一個多行星物種。在下一個有效率的太空探索中，這種新的能源形式將在黎明前被發現。”

免責聲明：本網轉載自合作媒體、機構或其他網站的信息，登載此文出于傳遞更多信息之目的，并不意味著贊同其觀點或證實其內容的真實性。本網所有信息僅供參考，不做交易和服務的根據。本網內容如有侵權或其它問題請及時告之，本網將及時修改或刪除。凡以任何方式登錄本網站或直接、間接使用本網站資料者，視為自愿接受本網站聲明的約束。