美國能源部是一個(gè)神奇般的存在，從上世紀(jì)50年代的原子試驗(yàn)，到60年代的激光武器，再到后來的人造太陽，凡是和未來能源有關(guān)的項(xiàng)目他們都會(huì)摻一腿。2015年來，由NASA和能源部合作的新一代核反應(yīng)堆取得了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，但該反應(yīng)堆并不準(zhǔn)備用在地球上，而是用在太空中，而據(jù)能源部的消息，2022年前他們就可以做好飛行的準(zhǔn)備。

　　過去幾十年來，核能一直在為航天器提供動(dòng)力。50年前的旅行者號(hào)、后來的新視野號(hào)以及現(xiàn)在的好奇號(hào)，都使用了以钚-238為燃料的放射性同位素?zé)犭姍C(jī)(RTG)。但RTG通過钚元素的衰變轉(zhuǎn)變產(chǎn)生的熱量轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮埽@種方式的效率低的感人，大約只有7%的熱量轉(zhuǎn)化為了電能。而名為Kilopower的新型核反應(yīng)堆項(xiàng)目，使用U235作為燃料，在地面試驗(yàn)時(shí)能將30%的裂變熱量轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔堋?/p>

　　Kilopower顧名思義就是“千瓦級(jí)功率”的意思，這種新型的核反應(yīng)堆能夠穩(wěn)定的輸出千瓦級(jí)的電能，并持續(xù)至少10至15年。反應(yīng)堆最小可以輸出1千瓦的電能，最高可以提升到10千瓦。盡管該新型反應(yīng)堆尚未經(jīng)受太空的考驗(yàn)，但美國能源部Kilopower的項(xiàng)目主管帕特里克·麥克盧爾表示，如有需要他們可以在3年內(nèi)做好準(zhǔn)備，并且3年是一個(gè)非常可行的概念，盡管這不代表NASA的意思。

　　千瓦級(jí)反應(yīng)堆的目標(biāo)是在于從月球到火星，特別是未來人類探索火星時(shí)設(shè)立的長期考察站和棲息地，都需要足夠的能源供給。麥克盧爾說，“一個(gè)有人工作的火星前哨站所需要的電力消耗是非常高的，即便是美國2030年代設(shè)想的小型研究站也需要40千瓦24小時(shí)不間斷的電力供應(yīng)，畢竟他們需要使用電力凈化飲用水、從火星大氣中制取氧氣、給火星車充電以及控制考察站的溫度等等”。

　　因此人類在探索火星時(shí)需要一種更高效的能源策略，而不是傳統(tǒng)的太陽能或者钚元素?zé)犭姍C(jī)。這時(shí)Kilopower就有了用武之地。與地球上現(xiàn)有的核電站一樣，Kilopower也是一個(gè)裂變反應(yīng)堆。與常規(guī)核電站熱能推動(dòng)渦輪產(chǎn)生電力不同，Kilopower采用一種被稱為斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的裝置使原子裂變產(chǎn)生的熱能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏Α?/p>

　　2018年3月，首個(gè)使用斯特林技術(shù)的Kilopower反應(yīng)堆成功運(yùn)行，使用28千克U235燃料的反應(yīng)堆全功率運(yùn)行并持續(xù)輸出了5.5千瓦的電力，這是美國自1965年以來首次太空反應(yīng)堆進(jìn)行地面測試。本次測試對(duì)產(chǎn)生的熱量、原材料和元器件等進(jìn)行了驗(yàn)證，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)停、裂變調(diào)節(jié)桿、熱循環(huán)系統(tǒng)和緊急停止系統(tǒng)也進(jìn)行了測試，這次測試被認(rèn)為是一次非常成功的演示。

　　按每臺(tái)反應(yīng)堆10千萬功率，并可以連續(xù)工作15年來算，人類在火星初期的4至6人編隊(duì)只需要4臺(tái)反應(yīng)堆就可以滿足其電力需求。保險(xiǎn)起見還可以部署第五臺(tái)反應(yīng)堆用于備份，以應(yīng)對(duì)一些特殊情況。10千瓦功率的反應(yīng)堆高度只有3.4米，體積不超過一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)垃圾桶的大小。但由于考慮到需要屏蔽核輻射，因此每臺(tái)設(shè)備外加防護(hù)措施將重達(dá)2噸。如果未來將其埋進(jìn)火星的土壤中，則可以去掉防護(hù)措施從而減重到1.5噸。

　　當(dāng)然Kilopower反應(yīng)堆是非常安全的，它的燃料堆芯只有一卷手紙那么大，而用于吸收中子的碳棒也是絕對(duì)的可靠 。這些設(shè)備在進(jìn)入深空前都處于關(guān)閉狀態(tài)，即便是高速砸向地球也不會(huì)產(chǎn)生輻射污染。當(dāng)然Kilopower的用武之地不全在火星，略經(jīng)改造就可以用在月球上甚至是深空飛船上。

　　由于只有三成熱量轉(zhuǎn)化為電能，剩余的熱量必須通過散熱器進(jìn)行散熱，因此技術(shù)人員在Kilopower頂部設(shè)計(jì)了一個(gè)類似于沙灘傘的蘑菇頭散熱裝置，放置在火星上也會(huì)是一處美麗的風(fēng)景。而美國能源部正在準(zhǔn)備一項(xiàng)月球任務(wù)，一個(gè)月球著陸器將攜帶Kilopower反應(yīng)堆前往月球北極進(jìn)行試驗(yàn)，盡管這與NASA準(zhǔn)備派人前往月球南極有些背道而馳，但能源部表示如果NASA需要，他們完全可以配合其重返月球任務(wù)。

　　“Kilopower的應(yīng)用將是一個(gè)里程碑，盡管他不是創(chuàng)新性的技術(shù)，但卻是人類未來征服火星必不可少的利器”，麥克盧爾說。

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