NASA月球计划「月球地核」

时间：2022-12-13 14:11:57来源：搜狐

今天带来NASA月球计划「月球地核」，关于NASA月球计划「月球地核」很多人还不知道，现在让我们一起来看看吧！

阿波罗计划—NASA

美国宇航局正试图复兴，他们计划再次登陆月球，甚至正在为火星载人登陆任务以及下一代太阳系探测器做准备。但是这一切的前提就是他们需要一种新的能源来为这些令人难以置信的探险提供动力，因为老式的太阳能电池板和RTGs（放射性同位素热电发电机）无法满足这一需求。美国国家航空航天局（NASA）刚刚与多家公司签订了三份合同，以换取一批用于太空探索的新一代核反应堆。为什么NASA要急于发展下一代核能?这些反应堆将如何工作?它们能在太空和地球上引发一场能源革命吗?

美国宇航局的新阿尔忒弥斯计划将人类再次带去月球，这听起来好像很棒。与阿波罗和其他类似的任务不同，这一次NASA计划在月球表面进行广泛的探索，但是需要大量的能量来完成这个计划，更重要的是，这种新的能量可能需要更加稳定的获取和灵活运输。

阿尔忒弥斯计划—NASA

理论上，太阳能可以做到这一点。但是在月球表面移动这么大的太阳能发电厂几乎是不可行的。更重要的是，很难把这么多太阳能电池板运到月球上去，毕竟如此大量的面板会占据火箭的重要有效载荷，而不会为关键部件留下空间。所以太阳能已经过时了，那么还有其他办法吗？

美国宇航局有另一种为太空任务提供动力的方法:RTGs。RTGs使用一块因放射性衰变而灼热的钚。然后利用热电偶将这些热量转化为电能。这意味着RTGs相对紧凑，可以提供几十年的全天候电力。因此某些离太阳太远而不能使用太阳能的任务，如新视野号，是由RTGs供电的。但是这些发电机释放出大量的辐射对人类来说太多了，而且它也只产生少量的电力。新视野号上的RTG只能产生大约200瓦的功率，这点电力甚至不足以驱动一台台式电脑。

新视野号及其RTG（黑色）

因此，美国宇航局需要的是一个超级紧凑，非常轻，非常强大，安全的核反应堆。最近，他们宣布他们已经与三家不同的公司，洛克希德·马丁公司、西屋公司和IX公司签订了合同，为这些反应堆进行初步设计。每份合同价值500万美元，他们有12个月的时间来开发一种核反应堆设计。该设计可产生 40 千瓦的功率，可以在月球表面运行 10 年以上，足以安全发射，并将在年底前投入使用。

这项任务对于NASA来说确实是一个极大的挑战!陆基核反应堆的测试、改进和获得政府批准需要几十年的时间，更不用说那些你想绑在火箭上的、随时可能在发射过程中爆炸的核反应堆了。

那么，这些公司该如何确保他们的设计足够轻、紧凑和安全呢?根据目前的报道来看，他们很可能会使用一个小型气冷快堆（GFR），什么是GFR呢？

带有冷却塔的核反应堆

核反应堆的首要任务是降温，因为裂变(为反应堆提供动力的核链式反应)会产生大量的热量，为了保证反应堆的安全和高效，科学家需要找到一种方法来冷却它并提取热能。目前为国家电网提供电力的核电站需要消耗大量的水，这些水被注入反应堆，在那里变成蒸汽，使得压力增大，并最终导致蒸汽喷出反应堆。然后，蒸汽使涡轮机旋转并产生动力，接着蒸汽进入一个巨大的冷却塔，在那里冷凝成水，并返回到环境中。这就是为什么核电厂几乎都建有巨大的冷却塔，而且一般位于河边或者海边。但是这种设计思路对NASA而言毫无用处，因为它们太大了，而且月球上也没有河流，无法复刻地球上的核电站。

对于NASA而言，他们可以使用 “气体冷却”，比如液态氦。它也在反应堆中循环，加热、膨胀和转动涡轮机。但与水冷式反应堆不同的是，它是一个闭环过程，因为氦气可以迅速散热，然后重新开始相同的循环，这就是气冷式反应堆（GRF）。这意味着气冷反应堆不需要从外界输入介质，非常紧凑，可以很容易地小型化，非常适合用于月球上的反应堆。

GRF示意图

一旦NASA成功研制出下一代反应堆，受益的将不仅仅是阿尔忒弥斯任务。这样的反应堆也将非常适合为火星上的模块基地提供动力，因为在火星上，太阳光的能量要小得多，使得太阳能几乎毫无用处。它还可以为探索外太阳系的更复杂的探测器提供动力。科学家现在已经知道木星和土星的冰卫星地表之下的海洋有可能孕育生命。为了进一步调查，我们需要登陆，钻穿数公里的冰层，对冰层之下进行探索。太阳能和RTGs都无法为这种任务提供动力，但这个新反应堆必将有它的用武之地!

欧罗巴，木星卫星之一，可能在其地下海洋中拥有生命—NASA

这项技术也可以有更多的地面用途。目前有很多公司都在尝试创建小型模块化反应堆（SMRS），这样的小型反应堆可以很容易地运输到世界各地，为灾区提供电力，为偏远的地区提供清洁能源，为临时定居点供电，甚至可以用于运行船只的能源供应。当然，由于核泄漏的风险，目前的各国法规都不会批准这些应用，但是对于NASA来说，这些都不是问题。

因此，美国国家航空航天局（NASA）将很快得到一个足够安全、足够紧凑、足够轻的新时代核反应堆，以便将其发射到太空，让下一批刚刚起步的宇航员继续多年前阿波罗计划延续的工作。但新一代反应堆的应用不会止步于此，它甚至可以为在我们自己的恒星系统中寻找外星生命的任务提供动力，帮助人类在火星上迈出第一步，甚至帮助我们顺利过渡到地球能源的碳中和时代。