美國宇航局的裂變表面動力項目已成功完成其初始階段，標志著為未來月球和火星任務提供動力的重要一步。這個未來項目旨在開發一種能夠發電的緊湊型核裂變反應堆，這是長期太空探索的關鍵資源。

2022 年，NASA 向三個商業合作伙伴授予了 500 萬美元的合同。

每個合作伙伴的任務都是創建全面的初始設計，包括反應堆、功率轉換、排熱、功率管理、配電系統、成本估算和開發時間表。

核裂變反應堆與太陽能

這一舉措對于人類在月球上建立至少十年的可持續存在至關重要。

美國宇航局空間技術任務理事會技術演示任務項目主任 Trudy Kortes 強調了這項努力的重要性。

科爾特斯表示：“需要在月球上展示核動力源，以證明它是一種安全、清潔、可靠的選擇。”

她強調了月球之夜帶來的技術挑戰，以及在月球上進行長期探索和科學工作所需的獨立于太陽的電源(例如該反應堆)的必要性。

月球上太陽能發電系統的局限性是眾所周知的，特別是在永久陰影區域和漫長的月球夜晚(持續約 14 個半地球日)期間。

相比之下，核反應堆可以在這些具有挑戰性的條件下提供持續的電力，從而有可能釋放新的科學和探索的可能性。

項目要求和靈活性

美國宇航局對該項目的態度尤其開放和靈活，允許商業合作伙伴采用創造性的解決方案。

“有多種健康的方法;它們彼此都非常獨特，”美國宇航局克利夫蘭格倫研究中心裂變表面動力項目經理 Lindsay Kaldon 說。 “我們故意沒有給他們太多要求，因為我們希望他們能夠跳出框框思考。”

盡管具有這種靈活性，美國國家航空航天局 (NASA) 仍為反應堆制定了關鍵規格：它的重量必須低于 6 噸，產生 40 千瓦 (kW) 的電力——足以滿足各種月球操作，并且可以自主運行十年。

從這個角度來看，40 kW 的電力平均可以為美國 33 個家庭供電

安全，尤其是輻射劑量和屏蔽方面的安全，仍然是重中之重。除了這些規定之外，合作伙伴還探索了反應堆的遠程激活和控制、故障識別以及各種燃料和配置。

地面核公司和太空專家之間的合作產生了廣泛的創新想法。

核裂變反應堆的下一步

下一步涉及延長第一階段合同，以在啟動第二階段之前完善這些概念。該階段將涉及選擇用于月球演示的最終反應堆設計。

“我們正在從合作伙伴那里收集大量信息，”卡爾登指出。 “這將指導我們為第二階段制定切合實際、規避風險的要求。”

NASA 計劃于 2025 年公開第二階段招標。目標是在 2030 年代初為月球發射準備好反應堆。

該反應堆將在月球上進行為期一年的演示，然后進行九年的運行。如果成功，這項技術可以適用于火星。

與此同時，美國宇航局最近與勞斯萊斯北美技術公司、布雷頓能源公司和通用電氣公司簽訂了開發布雷頓電力轉換器的合同。

這些轉換器對于將核裂變產生的熱能轉化為電能至關重要。然而，當前的模型效率低下，損失大量熱量。

NASA 對這些公司的挑戰是提高布雷頓轉換器的效率，這是優化太空核電使用的關鍵一步。

這個雄心勃勃的項目代表了太空探索的重大飛躍。通過利用核能，美國宇航局旨在克服維持人類在太空中生命的挑戰，為長期停留月球以及最終人類登陸火星任務鋪平道路。