由比利時工程公司 Tractebel 領導的 PULSAR 研究項目公布了用于月球太空任務的钚 238 燃料放射性同位素動力系統的概念設計。

(圖片來源：Tractebel)

該項目于 2022 年 6 月宣布，由歐盟委員會的歐洲原子能共同體研究與培訓計劃資助，是 Tractebel 為歐洲航天局開展的關于在歐盟生產 Pu-238 可能性的研究的補充。

該聯盟包括歐盟委員會聯合研究中心、比利時核研究中心(SCK-CEN)、法國替代能源和原子能委員會(CEA)、INCOTEC、阿麗亞娜集團、空中客車防務與航天公司、勃艮第弗朗什孔泰大學和 Arttic。

Tractebel 表示，采用目前的核電池、放射性同位素熱電發電機 (RTG)，“需要大量燃料和大型 RTG 來為任務提供動力，這會增加航天火箭發射的重量……該項目旨在借助先進的斯特林發動機大幅提高放射性同位素動力系統的效率”。

PULSAR 還旨在開發歐洲生產 Pu-238 的技術和能力——目前歐洲沒有生產 Pu-238 或放射性同位素動力系統，并且“由于太空已成為歐洲的戰略和經濟重點”，其對其他國家的依賴“是一個主要問題”。

該項目于 2024 年底完成，并取得了重大成果，包括：針對月球應用的概念性放射性同位素動力系統設計;歐洲 Pu-238 生產的可行性研究;以及探索動態動力系統在太空應用之外的潛力的市場分析。

PULSAR 聯盟的放射性同位素動力系統 (RPS) 旨在為需要 100-500 We 的月球車或貨運飛船提供支持。它采用了從圭亞那航天中心發射的安全措施，并配備了兩臺斯特林發動機，由位于中心的 Pu-238 熱源提供動力。模塊化設計確保了對電機故障的彈性，預計熱電轉換效率為 20%。

Tractebel 表示，其核專家進行了全面的工程研究，包括結構完整性檢查、輻射劑量評估、熱分析和機械組裝開發。該團隊開發了一個 3D 機械和熱模型來模擬月球條件，為未來的設計迭代和更高的技術準備水平奠定了基礎。該公司表示，這項工作為歐洲參與即將到來的 Argonaut 月球著陸器任務奠定了基礎。

Tractebel 公司的 PULSAR 項目經理 Brieuc Spindler 表示：“PULSAR 聯盟所取得的成就將有助于歐洲成為太空核技術領域的全球領導者。Tractebel 領導的歐洲研究項目專注于推進太空探索的核技術，包括 RPS 和放射性同位素生產、電力推進和裂變表面系統。通過利用我們的核專業知識，我們正在突破太空探索的界限，使歐洲能夠在這一最后前沿領域處于領先地位。”

航天界主要依賴光伏發電系統，這種技術最初是為太空應用而開發的，后來在地面上也得到了廣泛應用。然而，這些系統對前往太陽系外層等地的任務造成了嚴重限制。可用太陽能量隨與太陽距離的平方而減少。例如，土星的太陽能密度比地球低一百倍。月球上還有兩個長達一周的夜晚的問題。

這意味著，自 20 世紀 60 年代初以來，以 Pu-238 為燃料的放射性同位素電源(有時稱為核電池)已普遍用于太空任務。放射性同位素熱電發電機和放射性同位素加熱器裝置可在長時間的深空任務中持續提供電力和熱量。Pu-238 是通過在研究反應堆中輻照從研究反應堆燃料或特殊靶中回收的镎-237 制成的。

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