《空間科學(xué)與技術(shù)》：空間核裂變堆讓深空任務(wù)不再遙遠(yuǎn)
??? 《空間科學(xué)與技術(shù)》是北京理工大學(xué)(BIT)中國空間技術(shù)研究院(CAST)和美國科學(xué)促進(jìn)會(AAAS)/ Science共同打造的綜合性高水平國際化英文科技期刊，采用開放獲取(OPEN ACCESS，OA)平臺出版，本刊是美國科學(xué)促進(jìn)會(AAAS)自1880年創(chuàng)建Science期刊以來的第一本航天領(lǐng)域的伙伴期刊。本刊由工業(yè)和信息化部主管，美國科學(xué)促進(jìn)會(AAAS)和北京理工大學(xué)出版社聯(lián)合出版發(fā)行。
??? 數(shù)千年來，宇宙的一切都激發(fā)著人類的好奇心。正是因此，科學(xué)研究得以不斷突破，推動人們探索宇宙的奧妙。迄今為止，人類已經(jīng)有了多次載人或無人深空探索的成功經(jīng)驗(yàn)。縱觀這些空間任務(wù)，盡管化學(xué)能和太陽能始終作為航天器的主要能量來源，但其本身的能量密度低——這限制了人類向著更遠(yuǎn)深空探索的需求。
??? 核能能量密度極高，過去數(shù)十年，裂變能帶來了全球能源供給的巨變。未來，裂變能也一定能夠帶領(lǐng)深空探索的能源革新。廣泛應(yīng)用于空間任務(wù)中的同位素電池受到生產(chǎn)能力和成本代價的限制，功率一般不足1kW(千瓦)。與之相比，空間堆可以實(shí)現(xiàn)1kW以上的功率。NASA進(jìn)行了基于采用斯特林的反應(yīng)堆設(shè)計(jì)(KRUSTY)與滿功率測試，旨在使用空間堆解決1-10kW的功耗需求。
??? 《空間科學(xué)與技術(shù)》上發(fā)表的綜述文章匯總了核裂變反應(yīng)堆在深空探索中的設(shè)計(jì)、實(shí)踐和應(yīng)用潛能。談及空間堆之于深空探索的意義時，作者采用了有趣的比喻：“當(dāng)前深空探測任務(wù)的電源最大功率不足一臺一匹空調(diào)的用電水平;未來空間堆工程將首先實(shí)現(xiàn)一個家庭日常用電的功率水平，并進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)一個生產(chǎn)型工廠用電的功率水平。空間電源功率的數(shù)量級上升將徹底改寫航天器的應(yīng)用形式。”
??? 作為21世紀(jì)首個成功完成演示實(shí)驗(yàn)的空間反應(yīng)堆，KRUSTY激發(fā)了人們開發(fā)核能航天器的熱情。空間堆具有優(yōu)越的壽命和能量密度;這些特質(zhì)表明空間堆提供的高功率可大幅提高深空探索類航天器的續(xù)航、機(jī)動、通信能力，拓展載荷豐富度，甚至改寫科學(xué)任務(wù)規(guī)劃形態(tài)。
??? 借助空間堆，許多人們渴望已久的深空任務(wù)不再遙遠(yuǎn)：木星、土星及其各自的衛(wèi)星，凱戎(凱龍)星，海王星軌道外側(cè)的柯伊伯帶，乃至太陽系邊際，甚至飛出太陽系。除此之外，月球和火星的星表科學(xué)站、載人、原位資源利用任務(wù)也可能因此提上日程。即使脫離空間探索的層面來看，空間堆也能用以滿足軍事和民用方面對于能源的高需求。
??? 總的來看，空間堆助力實(shí)現(xiàn)深空探索的更新?lián)Q代。借助空間堆，航天探索有望觸及太陽系更深遠(yuǎn)的區(qū)域，這是傳統(tǒng)能源幾乎無法達(dá)成的任務(wù)。作者還明確了裂變能航天器的未來發(fā)展方向：“未來5-10年，空間核裂變堆電源很有可能在時隔六十年之后再次登場，預(yù)測將首先應(yīng)用于載人月球或火星星表制取氧氣的演示驗(yàn)證項(xiàng)目。空間電源的能力提升使得人類對太陽系內(nèi)星體從初級探測階段向深度探索及初步應(yīng)用階段轉(zhuǎn)變。”
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