NASA成功測試太空核電站

新聞 05-08

原標題：NASA成功測試太空核電站

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NASA等航天機構，都在為未來的載人空間探測儲備關鍵技術。為了將宇航員運往月球、火星、甚至更遠的目的地，我們不但需要新型的運載工具（如SLS）和飛行器（如獵戶座飛船），還需要新的能量來源。

Kilopower安置在月球表面的效果圖

NASA

在複雜的空間任務中，核能的優勢遠超化學能源和太陽能。因此，NASA與美國能源部的國家核安全局（National Nuclear Security Administration, NNSA）合作推出了——Kilopower，一種輕型的核裂變發電機，以期提供持久的電力。近日，該裝置進行了原理驗證。

5月2日，NASA在Glenn研究中心召開發布會，公布了Kilopower試驗裝置的一些技術細節。該裝置全稱：Kilopower斯特林技術反應堆（Kilopower Reactor Using Stirling Technology , KRUSTY）。按披露，Kilopower可以提供10千瓦的發電功率，並可以持續工作10年。

NASA和NNSA的工程師正在放下Kilopower裝置真空腔的外殼。

Credits: Los Alamos National Laboratory

NASA空間技術任務理事會（STMD）的代理助理會長Jim Reuter在發布會上解釋說：

「在未來的無人及載人空間任務中，安全、高效且充足的能源是關鍵點。預計Kilopower將會成為月球及火星電源系統的核心設備。」

這次測試原型機採用小型固體鈾-235反應堆芯，利用無源鈉熱管將反應堆熱量傳遞給高效的斯特林發動機，並最終產生電力。這種發電裝置非常適合像月球這樣的場景，由於月球上的夜晚持續長達14個地球日，太陽能電池板顯然無法滿足需求。

此外，許多月球探測項目還計劃在永久陰影極地地區或穩定的地下熔岩腔中建造前哨站。在火星上，陽光雖然更充足，但會受到晝夜周期和天氣（如沙塵暴）的影響。因此，持續穩定的核能，優於太陽能這樣的間歇性電源。

「Kilopower將為我們提供更多的能源，足以支撐更高能耗的探測任務。只有前所未有的新型能源，才能支撐長期有人值守的月球及其他星球的探測任務。」

火星基地4台Kilopower構成發電站的效果圖

Credit: NASA/STMD

2017年11月至3月，科學家們在國家核安全局的內華達國家安全站（NNSS）進行Kilopower實驗。除證明系統可通過裂變發電外，實驗還需驗證在各種環境下的穩定性和安全性。為此，Kilopower團隊將實驗劃分為四個階段進行。

為了確保安全，實驗的前兩個階段並不「點火」，只是測試裝置各個部件的運轉情況；第三個階段開始逐漸為堆芯加熱；第四階段是持續28小時的全功率運行測試。第四階段中模擬了裝置的各種運行狀態：反應堆啟動，加速到全功率，穩定運行以及關閉。

在整個實驗過程中，團隊模擬了各種系統故障，包括功率降低，發動機失效和熱管失效，以驗證其在各種故障下均可工作。在整個過程中，KRUSTY能夠持續提供電力，證明它可以忍受空間探測遇到的各種問題。正如吉布森所說：

「無論將反應堆暴露在何種環境，它都能穩定運轉。這次實驗證明了裝置設計合理可靠。」

永久月球基地想像圖。Kilopower將使得大型基地成為可能。

Credit: ESA/Foster + Partners

展望未來，Kilopower項目仍將是NASA「改變遊戲規則發展計劃」（Game Changing Development，GCD）的一部分。作為NASA「空間技術任務理事會」（Space Technology Mission Directorate，STMD）的一部分，該計劃的目標為NASA未來的太空任務提供先進技術儲備。最終，該團隊希望到2020年過渡到「技術示範任務」（ Technology Demonstration Mission，TDM）計劃。

如果一切順利，KRUSTY反應堆提供的電力，可以支撐月球和火星上的有人永久實驗站。更進一步，擁有足夠的能源供給後，人類將利用當地水冰生產肼燃料，就地取材製造建築材料。

也許很快我們將看到這樣的場景，機器人在月球表面採用3D列印技術建造基地，宇航員則定期前往月球開展研究、實驗。不久的將來，基地還將興建到火星，甚至更遠的星球。

請欣賞由NASA 360提供的GCD介紹視頻：

原文見於Universe Today

編譯：趙琨 | 校對：毛明遠

編排：趙琨 | 配樂：解仁江

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