NASA的核地平線計劃：爲月球、火星及更遠的地方開拓裂變能源

NASA正在推進裂變地面動力項目，爲月球開發核裂變反應堆，重點是自主性、安全性和長期運行。這項工作旨在支持人類在月球上的持續存在，並有可能應用於火星。美國國家航空航天局（NASA）正在結束其裂變地面動力項目的初始階段，該項目側重於開發小型發電核裂變反應堆的概念設計，可用於未來在月球上的演示，併爲未來火星設計提供參考。

美國國家航空航天局在 2022 年授予了三份價值 500 萬美元的合同，責成每個商業夥伴開發一份初步設計，其中包括反應堆、其動力轉換、熱排出以及動力管理和分配系統、估計成本和開發時間表，爲人類在月球表面持續存在至少 10 年提供動力鋪平道路。

"需要在月球上演示核動力源，以證明它是一種安全、清潔、可靠的選擇，"華盛頓NASA總部NASA空間技術任務局技術演示任務項目主任特魯迪-科特斯（Trudy Kortes）說。"從技術角度來看，月球之夜具有挑戰性，因此擁有像這種獨立於太陽運行的核反應堆這樣的動力源，是在月球上開展長期探索和科學工作的有利選擇。"

雖然太陽能發電系統在月球上受到限制，但核反應堆可以放置在永久陰影區（那裡可能有水冰），或者在長達 14.5 個地球日的月夜中持續發電。

美國國家航空航天局（NASA）計劃在月球並最終在火星上持續存在。安全、高效、可靠的能源將是未來機器人和人類探索的關鍵。資料來源：美國國家航空航天局

美國國家航空航天局對這一初始反應堆的要求是開放和靈活的，以保持商業夥伴的能力，爲技術審查帶來創造性的方法。

美國國家航空航天局克利夫蘭格倫研究中心裂變表面動力項目經理林賽-卡爾頓（Lindsay Kaldon）說："我們採用了多種多樣的方法，每種方法都非常獨特，並且有意沒有給他們提出很多要求，因爲我們希望他們能跳出框框來思考問題"。

不過，美國國家航空航天局（NASA）有一些簡單的規定，反應堆的重量應在 6 公噸以下，並能產生 40 千瓦（kW）的電力，以確保有足夠的電力用於演示目的，並有額外的電力可用於運行月球棲息地、漫遊車、備用電網或科學實驗。在美國，40 千瓦平均可爲 33 戶家庭提供電力。

美國國家航空航天局還設定了一個目標，即反應堆應能夠在沒有人工干預的情況下運行十年，這是其成功的關鍵。安全，尤其是輻射劑量和屏蔽，是設計的另一個關鍵驅動因素。

除了既定要求外，合作伙伴還設想了如何遠程啓動和控制反應堆。他們找出了潛在的故障，並考慮了不同類型的燃料和配置。地球上的核公司與擁有太空專業知識的公司結成合作夥伴關係，可以產生廣泛的想法。

美國國家航空航天局計劃延長第一階段的三份合同，以便在第二階段之前收集更多信息。卡爾頓說，這些額外的知識將有助於該機構制定第二階段的要求。

Kaldon 說："我們從三個合作伙伴那裡獲得了很多信息。我們需要一些時間來處理這些信息，看看進入第二階段有什麼意義，並從第一階段中汲取精華，制定要求，以設計一個風險較低的系統。"

第二階段的公開招標計劃於 2025 年進行。階段結束後，向發射臺運送反應堆的目標日期是 20 世紀 30 年代初。在月球上，反應堆將完成爲期1年的演示，然後運行9年。如果一切順利，反應堆的設計可能會更新，以便在火星上使用。

除了爲第二階段做準備，美國國家航空航天局最近還授予勞斯萊斯北美技術公司、布雷頓能源公司和通用電氣公司開發布雷頓動力轉換器的合同。

核裂變產生的熱能必須在使用前轉化爲電能。布雷頓轉換器利用熱量差使轉換器內的渦輪機旋轉，從而解決了這一問題。然而，目前的布雷頓轉換器浪費了大量熱量，因此 NASA 要求各公司提高這些發動機的效率。

編譯來源：ScitechDaily