我们许多最雄心勃勃的太空任务都是利用核动力实现的。周四（1月18日），来自美国宇航局和能源部的科学家和官员在拉斯维加斯的国家原子试验博物馆聚集一堂，讨论下一代用于未来太空任务的核电站千瓦级项目。
过去，美国宇航局使用放射性同位素热电发生器（RTG）为“旅行者1号”和“旅行者2号”等航天器、阿波罗月球表面实验包和好奇号火星车供电。该装置直接将衰变的钚产生的热量转化为电能。它没有活动部件，使其非常适合在太空中的应用。但是，它的效率不高。核反应堆可以利用主动核裂变或原子分裂，从而提高效率，美国宇航局已经研究这项技术几十年了。
美国在1965年发射了其第一个太空反应堆SNAP-10A。然而，从 20 世纪 70 年代末到 21 世纪初，太空反应堆的开发基本上没有成功。“几十年来，裂变反应堆技术没有任何实质性进展，”新墨西哥州洛斯阿拉莫斯国家实验室的首席反应堆设计师戴夫·波斯顿在会议期间说。[核发电机为美国宇航局深空探测器供电（信息图）]
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复杂的基于裂变的项目需要大量的研发。“它们往往运行很长时间，长达几十年，[而且]成本从数亿美元上升到数十亿美元，”美国宇航局空间技术任务理事会副主管史蒂夫·朱尔奇克说。“最终，它们总是会被取消。”
美国宇航局官员表示，与之前的技术不同，千瓦级反应堆简单、便宜，并且依赖于已经得到很好理解的燃料和技术。它像传统的核反应堆一样使用主动核裂变，这将使其能够从其铀合金堆芯中获取比 RTG 多得多的能量。夹在反应堆堆芯周围的热管会将热量传递到该装置的发电装置：小型斯特林发动机，这项技术是在 1816 年开发的。这些发动机是简单的活塞，可以将热量转化为运动，然后转化为电能。反应堆将从类似雨伞的冷却阵列中散发多余的热量。
2012 年，洛斯阿拉莫斯国家实验室和美国宇航局在俄亥俄州的格伦研究中心对该反应堆进行了成功的概念验证测试，美国宇航局批准他们在内华达州国家安全基地继续开发和测试。目前，该团队正在进行组件测试，以确定反应堆每个部件的反应性价值，即它们如何对裂变反应产生的快速中子辐射作出反应。据会议官员称，该阶段的测试应该在本周完成。然后，该项目将进入冷临界测试，这将测试反应堆的组件，这次将使用富集的铀燃料堆芯，会议官员表示。满功率测试计划于 3 月中旬开始。
美国宇航局对向火星派遣宇航员的兴趣为千瓦级项目提供了主要动力：前往火星的人类任务的电力需求将远远大于先前机器人任务的需求，美国宇航局电力和储能首席技术专家李·梅森说。“勇气号和机遇号火星车、凤凰号着陆器、好奇号火星车：这些任务的所有电力系统都低于 200 瓦，”梅森说。“前往火星的人类任务可能需要 40 或 50 千瓦 [40,000 到 50,000 瓦]。”
梅森说，美国宇航局正在考虑太阳能电池阵列等能源，但许多因素使得核能成为更具吸引力的选择。首先，火星表面接收到的阳光大约是地球的三分之一，并且经常出现沙尘暴，这会进一步减少阳光。此外，梅森说，反应堆比类似的太阳能电池阵列和电池系统更小更轻。
除了人类火星任务外，这些反应堆还有多种应用。它们可以为轨道飞行器和着陆器供电，为它们提供比前辈更多的电力。这些反应堆还可以为电子推进系统供电。梅森说，美国宇航局还特别有兴趣将千瓦级反应堆用于月球轨道和月球表面的装置。
朱尔奇克说：“成功的千瓦级测试将是太空核动力的一大进步。” “然而，要设计和鉴定一个真正的飞行系统，还有更多的工作要做。”
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