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美太空报告称应优先发展核动力推进技术
发布时间:2012-2-10  【关闭窗口】


据英国《自然》杂志网站2月6日报道,美国国家航空航天局(NASA)马绍尔太空飞行中心的核研究主管迈克尔·霍茨希望宇航员能够乘坐核反应堆到达火星。他认为,少量的铀-235(其能量密度是液体燃料的100万倍)可以通过裂变产生热为火箭提供动力。尽管霍茨对太空核动力和核推力技术的应用前景满怀信念,但是,拨付给此项研究领域的经费一直不稳定。今年,他领导的一项核动力推进项目只获得了区区300万美元的预算,与NASA今年总共获得的13亿美元研发资金相比简直是小巫见大巫。霍茨对此甚为担心。

然而,美国国家研究委员会2月1日发表的一份报告可能给霍茨一颗“定心丸”。这份名为《太空技术路线图和优先发展项目》的报告是首个为NASA的太空技术列出优先级的文件。该报告的筹划指导委员会耗费一年时间,详细咨询了工业界和学术界的观点,为16个最重要的技术发展领域(包括320个课题)进行了排名,核动力推进技术的排名非常靠前。该委员会主席、洛克希德·马丁宇航分公司前总裁雷蒙德·科拉迪说:“它将使太空探索方式发生根本性的变革。”

太空核动力能改变太阳系探索现状

不过,也有其他技术的排名更加靠前。比如,该委员会强调,应大力研制出“星罩”和日冕观测仪以阻断遥远恒星发出的光并使太空望远镜能分辨出围绕这些恒星旋转的行星发出的光。而且,该报告也将保护宇航员在漫长的太空旅行中免受辐射影响的研究放在优先发展的位置。

但是,该委员会也表示,小型裂变反应堆能变革人类对太阳系进行探索的现状。反应堆能支持在地球表面进行的持续时间很长的实验,并为前往太阳系外进行探索提供动力,在太阳系之外,太阳的距离太遥远,因此,其能提供的能量还比不上效率最高的太阳能电池板。

该委员会也表示,对前往小行星或火星这类长达多年的旅程来说,核动力推进系统可能也非常必要。这种反应堆的能效是化学火箭的2倍,它们不仅能将宇航员送往遥远的太空,而且速度会比以往更快。这可能有助于减少太空辐射对宇航员的伤害。

安全性引争议

NASA的首席技术官梅森·派克表示,未来拨付研发资金时,他将使用这个优先列表作为参考。他同时也表示,为太空领域研发裂变能面临的问题不仅是金钱投入,核能本身的安全性也让人忐忑不安。他说,核动力宇宙飞船在发射台上或前往其轨道的路途上发生爆炸,这将是一幅非常令人害怕的景象。但霍茨认为,核动力宇宙飞船发生事故后,核原料污染地球的风险可以忽略不计,因为核反应堆直到宇宙飞船进入预定的轨道后才会启动。

尽管如此,以往证明这项技术可行的诸多努力一直进展缓慢。2003年,NASA启动“普罗米修斯项目”,支持研发核反应堆驱动一台电离子推进器为前往木星的探测器提供动力。2005年,该计划收到了4.3亿美元的资金,但一年后,由于NASA的研究计划转向了重返月球,而前往月球并不需要核动力推进技术,该计划也因此胎死腹中。

核动力推进技术渐入佳境

尽管该项目已经夭折,但是,它确实为现在已经慢慢开花结果的新型的放射性同位素发电机的研发工作提供了支撑。放射性同位素发电机并不使用裂变,而是依靠钚衰变后自然产生的热。现有的先进斯特林放射性同位素发电机(ASRG)比以前的发电机更轻且更高效,太空技术报告也将其称为“引爆点”技术,而且,该技术现在已经完全做好了飞行演示的准备。有两项探索计划中都提到了ASRG。一个计划是乘坐太空船探索土星卫星“泰坦”上的烃海;另一个计划是在彗星之间跳跃,这两项探索计划都已经在NASA的考虑之中了。

霍茨认为,这些用于探索任务的放射性能量来源不会引发很多政治争论。其实,早在1997年,卡西尼—惠更斯号土星探测器就携带了一个更早版本的放射性同位素发电机前往土星。由于卡西尼号要飞行到距离太阳很远的地方,使用太阳能电池有些杯水车薪。因此,作为长距离旅行的行星际探测器,卡西尼携带了三台钚-238放射性同位素发电机。这种发电机利用放射性元素裂变产生的热量和宇宙中温度的温差发电。

霍茨表示,现在美国“好奇”号核动力火星车(MSL)也由核燃料钚提供动力。“好奇”号核动力火星车是NASA的2009年火星探测计划的一个组成部分,它将会采集火星土壤样本和岩芯,然后对它们可能可以支持现在或过去微生物存在的有机化合物和环境条件进行分析,该火星车已于美国东部时间2011年11月25日10点25分在卡纳维拉尔角空军基地发射升空。

据国外媒体报道,其实早在去年7月,美国众议院拨款委员会就已经同意2012年为NASA提供1000万美元资金,重新开始生产钚-238,希望这种放射性同位素将为2020年及以后的内外行星任务提供动力。因为不仅是外行星任务需要依靠放射性能源提供动力,内太阳系探访月球背阴面和火星等也需要。霍茨说:“这似乎表明,核动力推进技术正慢慢演变成一种广为接受的技术。”(来源:科技日报)

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