項目組成員說，一種新型的核反應堆可以為月球和火星上的人員前哨提供動力，幾年之後就可以進行首次太空試驗。

飛行測試是Kilopower實驗性裂變反應堆的下一個重要步驟，該反應堆通過了一系列關鍵的地面測試。

美國能源部洛斯阿拉莫斯國家實驗室(DOE) Kilopower項目負責人帕特裡克·麥克盧爾(Patrick McClure)表示，目前還沒有關于地球外演示的計劃，但如果需要的話，Kilopower應該準備好在2022年左右投入使用。

“我認為我們可以在三年内做到這一點，并為飛行做好準備，”麥克盧爾在與美國宇航局未來太空行動工作組的一次演示中說。

圖解: 藝術家用四個10千瓦的單位描繪了火星表面的裂變動力系統。圖片來源：美國宇航局

“我認為三年是一個非常可行的時間框架，”他補充說，并強調這是他的觀點，不一定是NASA的觀點，NASA正在與能源部一起開發Kilopower項目，太空中的另一種核能。

NASA的旅行者1号和旅行者2号探測器、新地平線号宇宙飛船、好奇号火星探測車以及其他許多機器人探測車，都使用放射性同位素熱電發生器(RTGs)，将钚238放射性衰變釋放的熱量轉化為電能。

太空中不同類型的核能

RTGs的輸出功率相對較低。例如，好奇号和美國宇航局即将推出的火星2020探測車所使用的探測車，在任務開始時能産生約110瓦的電力。(這種産出會随着時間慢慢下降。)

麥克盧爾說，載人火星前哨站對能源的需求将大大高于此:即使是NASA計劃在本世紀30年代末建成的小型研究站，也需要40千瓦的持續可用電力。

畢竟，先驅者們需要電力來淨化他們的水源，從二氧化碳為主的火星大氣中産生氧氣，給他們的漫遊者充電，加熱他們的栖息地等等。

因此，人類對火星的探索将需要一種不同的能源生産策略。這就是Kilopower的用武之地。

就像設計用于留在地球上的核電站一樣，Kilopower也是一個裂變反應堆。它通過斯特靈發動機将原子分裂産生的熱量轉化為電能。(相比之下，核電站通常使用這種熱量來産生渦輪轉動蒸汽。)

麥克盧爾說，在結束地面測試系列中，這個名為“克拉斯蒂”(KRUSTY，使用斯特林技術的Kilopower反應堆)的反應堆将30%的裂變熱轉化為電能。

這種效率使RTGs相形見绌，RTGs可以轉換大約7%的可用熱量。

麥克盧爾說:“這是一次非常成功的測試。

Kilopower項目正式啟動以來，他們的建築師在通過一個名為“使用平頂裂縫(DUFF)進行演示”的實驗中證明了這個基本概念。是的，《辛普森一家》的粉絲們，Kilopower家族是你們的人:達夫和克勞斯提是這部标志性動畫電視節目的參考。

去火星？

正如其名所示，Kilopower反應堆的設計目标是産生至少1千瓦的電力(1千瓦時)。麥克盧爾說，它的産量可擴大到10公裡左右，并可運行約15年。

因此，四個擴大的Kilopower反應堆可以滿足美國宇航局探索者的能源需求，第五個反應堆可能着陸提供備用。這些設備比你想象的要小。整個10-kWe反應堆隻有3.4米(11英尺)高，反應堆部件的大小相當于一個老式金屬垃圾桶。麥克盧爾說，如果沒有任何防護措施，單是反應堆核心就有一卷紙巾那麼大。

盡管如此，這些碎片還是很重。有了屏蔽，整個10-kWe反應堆可能重約2,000公斤(4,400磅)。麥克盧爾說，如果反應堆被埋在地下，其中一些物質可以減少，因此不需要那麼多的宇航員防護屏蔽。(如果沒有屏蔽，10-kWe反應堆的重量約為3300磅(合1500公斤)。)

他強調，Kilopower反應堆将非常安全。這些設備在到達深空之前不會打開，所以即使反應堆的火箭撞回地球，也不會有危險的輻射暴露威脅。(順便說一句，扳動開關并不一定總是發生在月球或火星表面;麥克盧爾說，Kilopower反應堆具有足夠的靈活性，無需太多修改就能被并入深空探測器，這大大有助于電力推進。)

此外，Kilopower是自我調節的，麥克盧爾說。如果反應堆過熱，它的斯特林發動機就會從鈾堆芯吸收更多的熱量。如果溫度下降太多，核心就會自然收縮，俘獲更多的中子，導緻更多的原子分裂碰撞。

順便說一句，四座運行中的反應堆可能會讓火星前哨站有一種真正度假的感覺。這些設備将需要向紅色星球的空氣中釋放大量的“額外”熱量;畢竟，30%的轉換效率意味着70%的裂變熱仍然存在。所以他們會配備散熱器。一個突出的設計設想在反應堆頂部安裝寬而圓的散熱器，讓它們看起來像一把沙灘傘。

快到了嗎?

麥克盧爾說，克拉斯蒂結束後不久，Kilopower團隊就開始調查可能的示範任務。

他說:“我們首先想到的是一個可能的月球着陸器，所以我們确實研究了一個可能的月球系統。”

麥克盧爾補充說，這一概念任務可能不會以飛行告終;它的目标是月球北極，而美國宇航局對載人探索的關注現在集中在月球南極。(作為阿爾特彌斯計劃的一部分，nasa的目标是到2024年讓宇航員在南極地區着陸。)但是麥克盧爾說，如果美國宇航局确實啟動了太空任務，這個團隊将歡迎太空任務。

“我們很興奮，”他說。“我們期待着做一些新的事情，超越這一切。”

他補充說，Kilopower是美國在過去40年裡開發的第一個真正新穎的裂變反應堆概念。将其送入太空當然是一個裡程碑，但該項目不會開辟全新的領域。

畢竟，裂變反應堆已經離開了地球。美國于1965年4月在實驗衛星SNAP-10A上向軌道發射了一個反應堆。(一個電氣部件的故障導緻反應堆在43天後關閉。)從1967年到20世紀80年代末，蘇聯在衛星上發射了30多個裂變反應堆。

參考資料

1.WJ百科全書

2.天文學名詞

3. spaceanswers-林阿魚afish521

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