據(jù)參與項目的研究人員透露，中國正在為月球和火星任務開發(fā)一種強大的核反應堆。該反應堆可以產(chǎn)生1兆瓦的電力，比美國宇航局計劃在2030年之前在月球表面安裝的類似裝置的功率強100倍。

圖源：TNS

1.世界各國加快太空核反應堆研發(fā)計劃

該項目于2019年由國家資助啟動，雖然技術細節(jié)和啟動日期沒有透露，但最近完成了一臺原型機的工程設計，一些關鍵部件已經(jīng)建成。

對中國來說，這是一個雄心勃勃的項目，但也面臨著前所未有的挑戰(zhàn)。中國向太空發(fā)射的唯一一個公開的核裝置是“玉兔2號”上的一個微型放射性電池，這是 2019 年第一個登陸月球背面的月球車。該裝置只能在月球漫長的夜晚產(chǎn)生幾瓦的熱量來幫助探測器。

中國研究人員表示，化學燃料和太陽能電池板將不再足以滿足人類太空探索的需求。隨著人類在月球或火星上定居的計劃提上日程，人類太空探索的規(guī)模有望大幅擴大。中國科學院的一位研究員表示：“核能是最有希望的解決方案。其他國家也推出了一些雄心勃勃的計劃。”

美國國家航空航天局最近開始與私人承包商競標，以開發(fā)一種10千瓦的核裂變設備，該設備可以在10年內(nèi)支持人類在月球上的持續(xù)存在。俄羅斯宣布計劃在2030年前發(fā)射一艘由兆瓦級核反應堆TEM提供動力的巨型航天器。核能將使宇宙飛船在地球較低軌道上運行十多年，同時執(zhí)行飛往月球或更遠的額外任務。歐洲航天局已經(jīng)啟動了一個類似的項目——德謨克利特(Democritos)，將在2023年前在地面測試一個200千瓦的太空反應堆。

美國1965年發(fā)射的SNAP-10A是首個在軌核動力裝置。該裝置在永久關閉前產(chǎn)生了500瓦的電力，持續(xù)了一個多月。

2.太空核反應堆中的“2個”挑戰(zhàn)

根據(jù)中國科學院合肥核安全技術研究所教授蔣杰瓊領導的一個項目團隊的一篇論文，中國兆瓦級空間反應堆的一個主要挑戰(zhàn)是冷卻技術。

反應堆產(chǎn)生的熱量只有一部分將用于發(fā)電，其余的必須在太空中迅速消散，以避免熔毀。為了解決這個問題，反應堆將使用一種像雨傘一樣的可折疊結構來增加廢熱散熱器的總表面積。

由于其緊湊的尺寸，太空反應堆的運行溫度將遠高于地球上的溫度(核心溫度可能為 2000 攝氏度)。它將使用液態(tài)鋰作為冷卻劑，以提高發(fā)電效率。但鋰在180攝氏度以下的溫度下會變成固體，這是中國團隊必須克服的另一個障礙。

3.中國太空核競爭“后來居上”，可獨立生產(chǎn)所有特殊部件

根據(jù)上?？臻g推進研究所的一項研究，中國已經(jīng)資助了許多項目，用不同的技術方法來發(fā)展太空核反應堆。

一些研究小組沒有建造一座大型反應堆，而是在開發(fā)輸出功率更小的裝置。這些微小的模塊更容易制造，并且可以被編譯成一臺更大的機器，輸出幾兆瓦的電，足以驅動大型離子推進器將宇航員送上火星。

相關研究人員表示，解決方案可能是幾種不同技術的結合。他們說，盡管中國在太空核競賽中是一個后來者，但它有幾個優(yōu)勢。

首先，中國有一個完整的產(chǎn)業(yè)鏈，可以用復雜的制造技術獨立生產(chǎn)所有特殊部件。另外，在世界范圍內(nèi)核電站建設萎縮的同時，中國正在以比任何國家都快的速度建設新核電站(每年7到8個反應堆)，其中一些使用了世界上最先進的技術，如釷燃料和高溫氣體?；A設施的發(fā)展可以讓中國在科學數(shù)據(jù)和人才方面占據(jù)上風。