今年早些時候，美國能源部(DOE)向三家公司授予了三份合同，每份合同價值約為500萬美元，以獲得可部署到月球的核裂變表面動力系統的設計方案。根據美國國家航空航天局的說法，這樣的技術可以在本世紀末部署到月球。

能源部合同所授予的資金將用于開發一個40千瓦的裂變動力系統的初步設計概念，該系統應能在月球的惡劣環境中至少持續10年。洛克希德-馬丁公司、西屋公司和IX公司是被選中的合同公司，這三家公司都將與其他公司合作進行設計開發。

由于核裂變系統相對較小且重量輕，它們是月球環境的理想選擇。它們也可以可靠地發電，而不依賴于地點、可用的陽光和其他自然條件。如果這種技術被成功開發和部署，可以為前往月球、火星和其他地方的長期任務鋪平道路。

美國國家航空航天局格倫研究中心的裂變表面電源項目經理托菲爾就相關問題與媒體進行了互動。

地球上的核反應堆通常被放置在大型安全殼建筑內，但對月球上反應堆的描述似乎沒有這樣的結構。這其中的原因是什么?

托菲爾：月球上的反應堆確實有安全殼，但它比陸地上的反應堆所需要的要小得多。一個典型的陸地核反應堆可產生1000兆瓦的能量，而月球反應堆將產生40千瓦，或0.04兆瓦。由于月球反應堆包含的核材料要少得多，其結構(包括安全殼和屏蔽)要比典型的地球反應堆所需的結構小得多。

安全是美國宇航局在地球上和太空中開展的每項活動的核心原則，安全被納入空間核動力系統的設計、測試、制造和運行的每個階段。月球系統設計將提供與適用于地面系統相同的保護和安全標準。

在這樣的反應堆被部署到月球之前，需要克服的最大挑戰是什么?

托菲爾：一個挑戰是，向月球的發射和上升包括強烈的振動和沖擊，因為火箭級在燃燒其燃料后分離。一個空間反應器必須有一個堅固耐用的結構、電子器件、通信設備和電力轉換設備的設計，以便在發射環境中生存。在月球表面運行的另一個挑戰是拒絕反應堆產生的動力處理熱量。像地球上使用的水或空氣冷卻系統在月球上是不可能的。

相反，NASA將需要熱輻射器，通過將廢熱排入太空來冷卻反應堆。這與國際空間站上用于管理熱量的過程相同。最后，另一個挑戰是在離地球25萬英里的地方操作發電廠，必須開發和測試自主控制系統，以確保安全運行和故障檢測。所有這些挑戰都是可以解決的，并將通過詳細的設計和測試活動予以克服。

與地球上的核泄漏相比，在太空中處理核泄漏的難度會大多少?

托菲爾：這種情況發生的可能性極小。安全分析將包括所有方面，包括系統的正常和非正常運行階段。美國宇航局非常重視安全問題，安全問題被整合到空間核動力系統的設計、測試、制造和運行的每個階段。

這包括電力系統內的幾層保護功能，以最大限度地減少運行期間發生故障的可能性，以及一旦發生故障的備用安全控制。例如，月球表面裂變動力系統將有冗余的控制措施，以檢測故障并在其運行變得關鍵之前關閉反應堆。控制子系統將有主動和被動的措施，以確保反應堆核心可以恢復到亞臨界狀態，并確保反應堆燃料始終在穩定的溫度下運行。

月球上波動的環境溫度將對這種反應堆的工作產生什么影響?

托菲爾：系統熱管理設計考慮到了月球表面環境溫度的波動。散熱板被用來在整個操作溫度范圍內將廢熱排入太空。熱輻射板的尺寸將被設計成能夠處理最極端的月球條件。