美國航空航天局(NASA)計劃開始對“核發(fā)動機”進行測試，這或許將為宇航員登陸火星并在火星表面開展任務提供能源。

這個發(fā)動機項目被稱為“Kilopower”，將采用一個只有衛(wèi)生卷紙大小的鈾反應堆來產(chǎn)生熱能。接著，這些熱能將由一臺高效率的斯特林發(fā)動機轉(zhuǎn)化為電能，整個系統(tǒng)的工作原理與汽車發(fā)動機相似。

NASA的太空技術任務部(STMD)已經(jīng)為Kilopower項目提供了多年資助。據(jù)介紹，這種技術能產(chǎn)生1到10千瓦的電能，持續(xù)時間能達到10年或更長。美國家庭平均用電量在5千瓦左右。

Kilopower項目的測試預計將在11月開始，并一直進行到明年年初。NASA正在與美國能源部內(nèi)華達國家安全區(qū)合作，對核裂變能源技術進行評估。“Kilopower測試項目將給我們帶來信心，證明這項技術已經(jīng)為太空飛行發(fā)展做好了準備，”來自NASA總部、擔任太空技術任務部動力和能源儲存首席技術官的李˙梅森(LeeMason)說，“我們將不斷地檢查分析模型，確定硬件工作時的最好狀態(tài)。”

位于田納西州橡樹嶺的Y-12國家安全綜合體(Y12NationalSecurityComplex)將為這套系統(tǒng)的測試提供反應堆堆芯。梅森表示，在探索火星的過程中，擁有太空級別的核裂變動力將是巨大的優(yōu)勢。宇航員再也不用擔心夜間，或者在日光銳減的塵暴期間出現(xiàn)能源不足的問題。

“它解決了這些問題，無論你身處火星何處，它都能提供持續(xù)的能源，”梅森說，“核裂變能源可以擴展火星的可能著陸點，包括北半球高緯度可能有冰存在的地區(qū)。”

“太空核反應堆高能量密度的動力來源，并且能夠獨立運行，不受太陽能或方向的影響，還可以在極端惡劣的環(huán)境，比如火星表面上運行，”Kilopower項目在洛斯阿拉莫斯國家實驗室的負責人帕特里克˙麥克盧爾(PatrickMcClure)說道。

“我們現(xiàn)在測試的反應堆技術可以應用在多項NASA任務上，而我們最終希望這是核裂變反應堆成功的第一步，即建立一種具有真正野心并激勵太空探索的新范式，”洛斯阿拉莫斯國家實驗室首席反應堆設計師大衛(wèi)˙波斯頓(DavidPoston)說，“對于任何首開先例的工程項目，簡約性是最根本的——不一定是最簡單的設計，而是要尋找從設計、開發(fā)、制造、安全保障到測試的最簡單路徑。”

“我們努力要做的就是為太空任務提供新的選擇，而不是只依賴RTG(放射性同位素熱電機)，這種發(fā)電機只能提供幾百瓦的電能，”梅森說，“我們在火星上已經(jīng)做到的所有偉大成就，與到達那里開展有人任務所需的一切之間，最大的區(qū)別就在于能源。這種新技術能提供千瓦級的電能，最終將發(fā)展到能提供數(shù)百千瓦，甚至百萬千瓦的電能。”

由于反應堆體積很小，因此在單個火星登陸器上可以使用多個單元的組合，并能在火星表面任務中獨立運行。

核能在太空任務中的應用

放射性同位素熱電機(RTG)是一種利用放射性衰變獲取能量的發(fā)電機。過去50年來，NASA已經(jīng)利用RTG技術完成了許多太空任務的發(fā)射。RTG技術還曾應用在兩艘海盜號(Viking)火星登陸器上，目前仍在火星上工作的好奇號火星車也裝載有RTG。

人類登陸月球的阿波羅任務、兩艘旅行者號太空船，以及前往冥王星和更遠地方探索的新視野號探測器，還有剛剛結(jié)束使命的卡西尼-惠更斯號探測器，都使用了RTG。

感謝冷戰(zhàn)時期的太空競賽，NASA的工程師發(fā)現(xiàn)了一種容易獲得的核能來源——鈾-238，這是生產(chǎn)武器級鈾-239時的副產(chǎn)品。