英國《經濟學人》周刊網站2月1日發表題為《為什么太空即將進入核時代》的報道，全文摘編如下：

去年，俄羅斯摧毀了一顆報廢的衛星，印度和美國也擊落過不運轉的衛星。所有這些打擊目標的行動都讓世界擔憂，因為如果重要衛星被摧毀，人們的生活將面臨很多困難。因此，很多人希望下一代衛星能夠擁有足夠的馬力躲避攻擊。

方案出爐

美國五角大樓認為，答案在于以核動力推進衛星。將有兩項計劃調研這一理念。第一個項目由美國國防部高級研究計劃局領導，將測試一種名為“核熱推進”的技術。國防部高級研究計劃局將與藍色起源公司、通用原子能公司和洛克希德-馬丁公司等美國企業合作，其航天器將攜帶一個小型核反應器。在內部，鈾原子將裂變，從而產生巨大的熱量。這些熱量將被航天器上貯箱中的液氫所吸收。氫(起始儲存溫度將低于零下253攝氏度)會隨著溫度的升高而迅速膨脹。當熾熱的氣體從航天器后部的噴嘴中噴出時就會產生推力。

這樣的航天器可以在短短幾小時內飛升至距地球近3.6萬公里的對地靜止軌道。使用正常火箭燃料的衛星進行同樣的飛行需要好幾天時間。馬力十足的核動力衛星也難以摧毀，它們的軌跡可能經常改變，以至于不可預測。

美國國防部高級研究計劃局希望2025年在軌道上測試其代號為“敏捷型地月空間行動演示火箭”項目(DRACO)的航天器。鑒于人們從未在太空嘗試過核熱推進技術，這是一個雄心勃勃的時間表。

第二個核項目由國防創新組織負責。2021年9月，它對有關核系統推進衛星或者為衛星上電子設備供電的方案發起招標。提出方案的公司需要滿足幾個條件：避開國防部高級研究計劃局已經在研究的核熱推進技術、能夠在3到5年內制造出樣機、一個可靠的太空測試計劃。

國防創新組織收到了數十份標書，其中前兩名獲獎方案將于本月晚些時候宣布。領導國防創新組織項目的瑞安·威德說，提交的標書有不同類別。有些方案要加裝核反應器，但不是為了加熱液氫，而是將這些熱量用來發電，然后被用于氙等推進劑氣體。這將為離子充電，隨后在電場或磁場的作用下，離子會從噴嘴中噴出，產生推力。

離子推進器并不是新點子，但核反應器為其提供的電力可能比大型太陽能電池組提供的電力要多得多。沒有太陽能電池板的衛星(可有效用于軍事目的)也會更難被敵人跟蹤和破壞。

許多核電力推進的設計方案要求發生與地面核電站相同的原子裂變過程。太空設備至少重一噸，因此只能為大型衛星提供動力。

其他方案是關于放射性同位素熱電發電機的。長期以來，這種“核電池”一直被用來為發射到深空的探測器提供動力，那里的太陽能尤其微弱。放射性同位素熱電發電機不建造核反應器，而是使用被稱為熱電偶的裝置以放射性同位素衰變所釋放的熱量產生適度的電能。作為武器研發的副產品，钚-238已經被美國國家航空航天局用于為20世紀70年代發射、目前仍在運行的“旅行者”號探測器以及目前在火星上巡行的“好奇”號火星探測器提供動力。

然而，钚-238受到嚴格管制，而且供應短缺。由于它的半衰期為87.7年，由放射性衰變產生的熱量會擴散很長時間。因此，威德說，國防創新組織正在尋找半衰期更短、“熱力密度高得多”的替代品。鈷-60的半衰期為5.3年，是一個很有希望的替代品，在商業上也是可行的。威德希望放射性同位素熱電發電機能為衛星推力和機載電子設備提供電力，這些衛星的體積與洗衣機差不多大小。

安全為先

然而，將核裝置、尤其是反應器送入太空有多安全?國防部高級研究計劃局項目的牽頭人內森·格雷納說，他經常會被問到的一個擔憂是“敏捷型地月空間行動演示火箭”項目航天器在發射臺上可能發生爆炸的情況。他說，這樣的事件不會比常規航天器的爆炸構成更大的危險，因為反應器那時不會啟動，其鈾燃料不會構成輻射危害。

更大的問題是核反應器是否會墜海。水可以促使核鏈式反應的開始，在這種反應中，鈾原子裂變釋放出中子，從而進一步分裂鈾原子。如果不加控制，這種連鎖反應就會爆炸。因此，“敏捷型地月空間行動演示火箭”項目在構造時便令用硼制成的“毒絲”即使在浸入水中時仍留在原位。硼被用于核反應器，以緩和甚至阻止核裂變。

另一個危險是衛星意外重返大氣層。蘇聯至少發射了33顆裝有核反應器用于艦載電力(而非推進)的間諜衛星。在一次事故中，“宇宙-954”號衛星上的反應器未能在任務結束時升入足夠高的“墓地軌道”。1978年，它最終在加拿大西北部大片領土上傾灑了放射性碎片。“敏捷型地月空間行動演示火箭”項目首席工程師塔比塔·多德森說，為避免類似事故，國防部高級研究計劃局的核反應器不會進入低軌道。

最近人們對太空核能的興趣高漲，這可以直接歸因于工程師利用計算機模擬反應器設計的能力有所提高。長期以來，科學家們認為，要把核反應器安裝在火箭上，就需要使用高度濃縮的鈾-235燃料，這種鈾同位素很容易裂變。例如，蘇聯“宇宙-954”號衛星的核燃料為90%豐度的濃縮鈾，與1945年在廣島上空引爆原子彈時使用的材料類似。

因此，鑒于這種燃料具有令人擔憂的雙重用途可能性，科學家不得不在建造核反應器時應對繁瑣的官僚作風、長時間的拖延以及巨額成本。參與“敏捷型地月空間行動演示火箭”項目的分包商、總部位于美國西雅圖的超安全核技術公司工程負責人邁克爾·伊茲說，即使一切順利，衛星也要“有大量警備”保衛。

但近年來，更好的計算機建模使科學家能夠設計出以豐度不足20%的濃縮鈾-235作為燃料的反應器。這遠低于武器級別，因此政府的限制不會那么繁瑣。

玩家眾多

在探索研發核能方面，美國并不孤單。俄羅斯等國也在發展太空核能。有關的目標清單包括建立一支核動力航天飛機艦隊。俄羅斯正在設計一款名為“宙斯”的電推進貨運飛船，該飛船將使用核反應器提供動力。俄羅斯國家航天公司希望在2030年發射該飛船。

毫無疑問，衛星性能更強大的前景將在航天國家中引發猜疑。具有豐富電能的核航天器可用于干擾衛星通信。總部設在圣彼得堡、研究“宙斯”項目和另一艘被稱為“埃基帕日”核太空船的俄羅斯軍火庫設計局在文件中，提到利用大型天線向一個區域發射大量電磁信號的可能性，這或可壓制通訊衛星正常發送和接收的相對較弱的無線電信號。

這種擾亂也許引發了人們的關注。在2019年的一份備忘錄中，美國時任總統唐納德·特朗普宣布核動力太空系統對美國在太空的主導地位“至關重要”。在那次行動以及隨后的總統行動中，特朗普簡化了監管規定。喬·拜登總統沒有改變路線，這推動了政府和私營部門隨后的研發。

不僅如此，對核能的興趣并非全都來自軍方。熱切希望其宇航員登陸火星的美國航空航天局目前正在研究反應器電力推進技術，同時也在研究開發核熱推進技術的項目。后一種系統被命名為“功率調整演示火星引擎”，其樣機定于2026年進行測試。

“功率調整演示火星引擎”的重量約為3.5噸，一旦進入軌道，將能夠在大約15分鐘內把一艘大型航天器加速至每秒12公里的速度。這種飛行器能夠在不到6個月的時間內抵達火星，比化學燃料推進的時間少3個月。美國航空航天局希望在本世紀30年代執行可能的火星貨運任務時對其進行測試。

到本世紀20年代末，美國航空航天局還希望建立一個核電站來為月球上的基地提供動力。有關建設一個10千瓦級“裂變表面能”設施的方案將于2月中旬提交給美國航空航天局。

所有這一切都意味著，太空正在以各種各樣的方式進入核時代。