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美國國家航空航天局（NASA）和美國能源部將征求相關行業提案，以便在月球和火星上建造核電站，旨在支持該國長期太空探索計劃。提案內容為建立核裂變動力系統，目標是在2026年之前讓飛行系統、月球著陸器以及核反應堆就位。
NASA空間技術任務局核技術組合負責人安東尼-卡洛米諾指出，這項計劃是為了能在本世紀20年代末之前研發出10千瓦級的核裂變動力系統，並在月球上進行演示。核裂變動力系統將在地球上完成全部製造和組裝，然後NASA將對該系統進行安全測試，以確保它能夠正確運行。
月球上核裂變動力系統概念渲染圖
安全測試完成後，核裂變動力系統將與月球著陸器結合在一起，然後被運載火箭送到繞月軌道上。著陸器會將該系統送到月球表面，一旦抵達月球表面，系統便可以立即運行，不需要額外的組裝。此次演示預計將持續一年時間，最終可能支持在月球、火星、甚至在更遙遠的太空進行持續時間更長的任務。
“一旦這項技術通過演示得到認證，未來的系統就可以擴大規模，或者多個裝置可以共同用於月球和火星的長期任務，”卡洛米諾說，“4個機組，每個機組提供10千瓦電力，足以滿足月球或火星前哨基地的需求。核裂變動力系統在行星表面產生大量電力，助推大規模勘探、建立人類前哨基地以及就地利用資源成為可能，同時也為商業化提供了機會。”
當前，NASA已經與核研究機構愛達荷州國家實驗室（INL）展開相關合作。但是，NASA的這項計劃現實嗎？是否有可能在短短六年之後實現交付？
INL太空核能和同位素技術部主任史蒂夫-約翰遜給出的答案是，“是的！計劃是完全可行的。”
他解釋稱，“我們能夠利用多年來在先進燃料和材料方面所取得的研發成果，以及近來的太空商業化運輸突破來降低延遲交付的風險，以實現2026年的預定目標。我們和NASA真的在努力把商業核工業的創新帶到公眾面前，航空航天行業可以充分利用現有技術。”
核電站將如何運轉
卡洛米諾聲稱，確保這項計劃取得成功的關鍵技術是核反應堆、電力轉換、散熱和太空飛行技術。“低濃縮度的核燃料將為核芯提供動力，”他說，“小型核反應堆會產生熱量，然後將熱量傳遞給電力轉換系統。電力轉換系統將由發動機組成，這些發動機將根據核反應堆的熱量而不是可燃燃料運轉，將熱量轉化為電能，經過調節後，再分配到月球和火星表面的用戶設備。散熱技術對於保持設備正常運行的溫度也很重要。”
約翰遜指出，除了過去數十年的研發之外，致力於創建核反應堆、電力轉換、散熱和太空飛行技術的現有物理基礎設施，將使2026年的預定目標成為可能。
他說：“我們可以利用國家實驗室現有的設施和技術專長來支持這一重要提案，以便實現最終的目標。在INL，我們支持未來幾個月裡行業機構和合作夥伴和我們一起努力設計出這個演示核反應堆，將航空航天、核能和電力公司聯合起來，共同取得里程碑式的成就。”
卡洛米諾表示，NASA已經與美國能源部達成合作關係，將共同制定任務和系統要求。另一方面，INL將管理核裂變動力系統的研發合約，其中包括反應堆和防護系統、電力轉換系統、散熱系統以及電力管理和分配系統。他說：“核裂變動力系統每年將提供10千瓦的電力，運行時間約為10年。”他補充稱，10千瓦電力大致相當於為5至8個大家庭的用電需求。
卡洛米諾透露，為了衡量行業的興趣並征求該計劃的設計方案，INL已向行業征集信息，並且收到了22份書面回復。給出回復的公司都來自航空航天、核能和電力轉換行業。
SpaceIL的Beresheet探測器在軌道上拍攝的月球照片
雖然卡洛米諾並沒有透露這些公司的名字，但是強調稱這些公司在製造核反應堆、開發航天技術以及製造這個特殊項目所需專用設備等方面擁有豐富經驗。他還表示，NASA和美國能源部計劃在2021年初征求一系列提案，具體涉及到核裂變能源。未來的合約授予價值仍有待商榷。
“政府計劃授予多份短期合約，以便開發初步設計，然後再授予最終飛行硬體研製的大合約。參與這個項目的公司料將組建專門團隊，合力開發這個獨一無二且複雜的核裂變動力系統所需的所有技術。這個項目非常複雜，因為它需要把不同的工程技能整合在一起。畢竟，專門從事核反應堆開發的公司，有可能不具備研製過航天設備或電力轉換系統的企業知識或實際操作經驗，”這位負責人說，“此外，該項目可能還需要其他專門的通信設備、傳感器、電力轉換技術和熱傳遞技術，創建合作夥伴關係是獲得這些技術的最有效途徑。”
在月球上建核反應堆安全嗎
對於普通人來說，在月球上建造核反應堆的想法聽起來可能不同尋常，甚至其中一些人會覺得極其危險。但是，一些專業人士卻不這麽認為，就業機構Get Into Nuclear創始人安德魯-克拉布特裡就是其中一位。
克拉布特裡指出，雖然這個項目仍有很多因素需要考慮，但是不需要考慮在太空使用核能是否安全的問題。他說：“在此之前，在太空中已經使用過無數次核能。自1969年11月阿波羅12號成功經受住巨大的溫差以來，原子能一直在月球上運行。阿波羅12號標誌著人類首次在月球上使用核電系統。”
在克拉布特裡看來，擔心太空會受到核能汙染的人，簡直就是在杞人憂天。“在你說出‘我們不應該讓核廢料來汙染太空’這樣的話之前，你清楚一點，你聽說過的幾乎每一次太空任務都使用過放射性同位素熱電發電機。”
藝術家對人類火星基地的構想
圖為內部園藝區的剖切面
為環保企業提供盈利和行銷谘詢服務的謝爾-霍洛維茨考慮的不是安不安全的問題，而是有沒有這麽做的必要。
霍洛維茨認為，在月球上建造核電站將是徒勞且完全沒有必要。他說：“隨著太陽能、風能和小型水電系統提供的清潔能源的成本迅速下滑，再加上我們節約能源的方式越來越有效，沒有理由在太空創建既耗時、昂貴，又讓很多人感到不安的核電站。沒有它，我們同樣可以滿足能源需求。”
卡洛米諾回應稱，這個項目很可能需要利用霍洛維茨提到的諸多可再生能源，未來執行的其他任務可能也需要用到這些能源，但是在太空使用這些資源面臨與眾不同的挑戰，這些挑戰可能會使利用可再生能源變得不切實際。
他解釋稱，“這些任務可能需要各種各樣的太陽能、電池、放射性同位素以及核裂變動力系統，以滿足一系列苛刻要求。在太陽能、風能和水力發電不容易獲得的地方，核電是必要的。比如說，在火星上，太陽的能量隨著季節的變化而發生很大的變化，沙塵暴可能會持續數月。在月球上，寒冷的夜晚持續14天，而兩極附近的光照變化很大，長期處在陰影之下的隕石坑裡根本享受不到陽光。在這些急劇挑戰性的環境中，利用太陽能絕非易事，同時燃料供應也很有限。相比之下，核電提供了一種便捷、可靠和高效的解決方案。”
貝佐斯旗下的商業太空公司藍色起源
《融合資本主義：保守派的清潔能源願景》一書的作者、為商業建築行業推廣可再生能源的梅林克公司創始人兼首席執行官史蒂夫-梅林克指出，還有其他因素需要考慮。
“出問題時，尤其是緊急問題，我們將如何解決？”他問道，“核能是如此複雜以至於我們要預測到每一個可預見的問題將需要什麽零組件、哪種技術人員以及哪些供應品來解決。未來幾十年裡，我們不可能做到這一點。”
他給出的建議是，NASA應該使用太陽能光伏發電，這種技術已經被用於太空發電，是個更實用的解決方案。
梅林克說：“在過去的10年裡，太陽能光伏的成本大幅降低，當前地球上很多地方的公共設施、企業和學校都在安裝太陽能光伏。這種技術不會催生熔毀、放射性汙染和完全斷電等災難性風險。隨著時間的推移，太陽能是確保冗余性和可擴充性的最終解決方案。”
卡洛米諾聲稱，確保項目的安全性始終是NASA的首要任務。這個項目仍需要通過《美國國家環境政策法案》的審批程序，其中包括對該項目所造成環境影響的評估。此外，設計人員在設計動力系統的時候，會確保核燃料在抵達月球表面之前不會被激活。卡洛米諾說：“與地面核反應堆不同的是，太空裡的核反應堆不會移除或更換核燃料。”
卡洛米諾說，結束為期10年的任務時，NASA還有一項相關設施安全退役的計劃。他表示：“在任務結束時，系統將關閉，異塵餘生水準將逐漸降低至人類可接受和處理的安全水準。使用過的系統可能會被轉移到一個遠程存儲位置，在那裡它不會對宇航員或環境構成任何威脅。”
Liberty BioSecurity首席醫療創新官何塞-莫雷博士指出，即使月球上的核電設施發生事故，也不會對地球構成威脅。原因在於，地球受到大氣層的保護，阻擋了外層空間產生的致命異塵餘生。他說：“異塵餘生的形式多種多樣，宇宙射線是傷害最強的一種，宇宙中充斥著這種異塵餘生，其他形式的異塵餘生也隨處可見。”
這位博士補充稱，有些公司已經表現出想要參與NASA核裂變動力系統項目的興趣，其中包括全球首富姐夫-貝佐斯旗下商業太空公司藍色起源，和美國BWX技術公司。目前，這兩家公司均未就此事發表置評。
莫雷表示，“這個項目需要通用能源工程企業、傳統航空航天企業，以及新興航空航天企業的共同參與。”
雖然核裂變動力系統項目還在起步階段，但是足以表明核能行業仍在探索新的陣地。莫雷認為，儘管核能問題涉及到複雜的政治性，但是核能所具備的優勢使其成為美國太空努力的理想動力。
“核能一直是一種非常清潔且極其有效的能源，”他說，“從現實角度來看，這種能源將是太空探索的關鍵。更為重要的是，它對於人類成為一種多行星物種來說至關重要。在發現下一種高效清潔能源之前，太空探索的新曙光將會見證核工業復甦。”
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