微型核反应堆或为人类第一个火星定居点提供能源学术资讯

▲“千动力”微型核反应堆外观

日前，美国国家航空航天局（NASA）成功地测试运转了一个普通背包大小的微型核反应堆，这被认为是外太空动力源装置的理想尺寸，利用它可以进行深空探索或帮助人类最终在火星定居。

尽管星际空间充满了混乱和喧嚣，地球上的生命形态却是可以预测的。得益于数亿年的进化过程，地球上的生物体已经完全适应了环境。但是，一旦离开地球，维持生命就变成了一种挑战。你需要随身携带空气，利用各种复杂的机器来保持适宜的温度，所有这些工作都很麻烦。总之，在外太空生存是一个巨大的挑战。除此之外，还有一件不可或缺的东西，那就是能源。

这就是NASA近期为地球外太空任务而部署打造核裂变反应堆的计划是如此地令人兴奋的原因。虽然这个设备并不新鲜，美国早在20世纪60年代就发射了第一个也是迄今唯一的太空核反应堆SNAP-10A，但是在那之后几十年都没有人再认真讨论过建立新的核反应堆的计划了。

SNAP-10A含有足够的铀燃料，足以每年产生高达六百瓦的电力。然而，在运行仅仅43天之后，该反应堆就关闭了，但是它直到今天仍在绕地球轨道运行，NASA估计它还将这样持续运行三千年。最近NASA新研制的名为“千动力”（Kilopower）反应堆的功能更为强大，它有两个版本：1千瓦和10千瓦的反应堆。

虽然“好奇号”火星探测器使用的也是核能，但是它利用的是一块核电池，而不是一个核反应堆，它只是简单地将钚自然衰变产生的热量转化成电能，而核反应堆则是分裂铀原子从而释放能量，然后再转化为电能。“千动力”属于后者，并且它的体积只相当于废纸篓大小。即便是这样小巧，一千瓦甚至十千瓦的发电量对于一个核反应堆来说似乎也太微不足道了，但实际上却足以支持高效能的外太空装置的运转。传统发电方式常常能以千兆瓦的单位来发电，但这样的发电机需要数以吨计的流动水来冷却降温，然而在太空中却没有这样的冷却剂。

“千动力”的运动部件非常少，它的结构被设计成可以直接将热量传递给斯特林发动机，在发动机内加压的气体驱动活塞与马达从而产生电力。这个动力系统的原型是由NASA的格伦研究中心与马歇尔太空飞行中心以及洛斯阿拉莫斯国家实验室共同设计和开发的，而反应堆核心则是由Y12国家安全中心提供的。

NASA能源专家李·梅森（Lee Mason）在一次新闻发布会上说:“这一反应堆技术将让我们有能力执行原本无法实现的任务，比如使我们能够开采火星上的资源。”

“我们想要一个能在极端环境下运行的动力源，”梅森在一份声明中说。“‘千动力’将开启人类在整个火星表面的探索，包括可能有水存在的北纬地区。另外，在月球上，‘千动力’也可以协助在长期被阴影笼罩的陨石坑中寻找资源。

到目前为止，在美国内华达沙漠中进行的“千动力”系统的测试进行得很顺利，今年三月，该团队计划进行一次全功率测试。

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编译：朱明逸审稿：三水编辑：张梦

来源：https://www.zmescience.com/space/nuclear-reactor-martian-colony-4302432/