據(jù)國外媒體報道，美國航空航天局(NASA)計劃開始對“核發(fā)動機”進行測試，這或許將為宇航員登陸火星并在火星表面開展任務(wù)提供能源。

　　這個發(fā)動機項目被稱為“Kilopower”，將采用一個只有衛(wèi)生卷紙大小的鈾反應(yīng)堆來產(chǎn)生熱能。接著，這些熱能將由一臺高效率的斯特林發(fā)動機轉(zhuǎn)化為電能，整個系統(tǒng)的工作原理與汽車發(fā)動機相似。

　　美國航空航天局(NASA)計劃開始對“核發(fā)動機”進行測試，這或許將為宇航員登陸火星并在火星表面開展任務(wù)提供能源。上圖是該系統(tǒng)在火星表面的想象圖。

　　這臺“核發(fā)動機”或許將為首批登陸火星的人類提供能源。

　　NASA的太空技術(shù)任務(wù)部(STMD)已經(jīng)為Kilopower項目提供了多年資助。據(jù)介紹，這種技術(shù)能產(chǎn)生1到10千瓦的電能，持續(xù)時間能達到10年或更長。美國家庭平均用電量在5千瓦左右。

　　Kilopower項目的測試預(yù)計將在11月開始，并一直進行到明年年初。NASA正在與美國能源部內(nèi)華達國家安全區(qū)合作，對核裂變能源技術(shù)進行評估。“Kilopower測試項目將給我們帶來信心，證明這項技術(shù)已經(jīng)為太空飛行發(fā)展做好了準(zhǔn)備，”來自NASA總部、擔(dān)任太空技術(shù)任務(wù)部動力和能源儲存首席技術(shù)官的李·梅森(Lee Mason)說，“我們將不斷地檢查分析模型，確定硬件工作時的最好狀態(tài)。”

　　位于田納西州橡樹嶺的Y-12國家安全綜合體(Y12 National Security Complex)將為這套系統(tǒng)的測試提供反應(yīng)堆堆芯。梅森表示，在探索火星的過程中，擁有太空級別的核裂變動力將是巨大的優(yōu)勢。宇航員再也不用擔(dān)心夜間，或者在日光銳減的塵暴期間出現(xiàn)能源不足的問題。

　　“它解決了這些問題，無論你身處火星何處，它都能提供持續(xù)的能源，”梅森說，“核裂變能源可以擴展火星的可能著陸點，包括北半球高緯度可能有冰存在的地區(qū)。”

　　“太空核反應(yīng)堆高能量密度的動力來源，并且能夠獨立運行，不受太陽能或方向的影響，還可以在極端惡劣的環(huán)境，比如火星表面上運行，”Kilopower項目在洛斯阿拉莫斯國家實驗室的負責(zé)人帕特里克·麥克盧爾(Patrick McClure)說道。

　　“我們現(xiàn)在測試的反應(yīng)堆技術(shù)可以應(yīng)用在多項NASA任務(wù)上，而我們最終希望這是核裂變反應(yīng)堆成功的第一步，即建立一種具有真正野心并激勵太空探索的新范式，” 洛斯阿拉莫斯國家實驗室首席反應(yīng)堆設(shè)計師大衛(wèi)·波斯頓(David Poston)說，“對于任何首開先例的工程項目，簡約性是最根本的——不一定是最簡單的設(shè)計，而是要尋找從設(shè)計、開發(fā)、制造、安全保障到測試的最簡單路徑。”

　　“我們努力要做的就是為太空任務(wù)提供新的選擇，而不是只依賴RTG(放射性同位素?zé)犭姍C)，這種發(fā)電機只能提供幾百瓦的電能，”梅森說，“我們在火星上已經(jīng)做到的所有偉大成就，與到達那里開展有人任務(wù)所需的一切之間，最大的區(qū)別就在于能源。這種新技術(shù)能提供千瓦級的電能，最終將發(fā)展到能提供數(shù)百千瓦，甚至百萬千瓦的電能。”

　　由于反應(yīng)堆體積很小，因此在單個火星登陸器上可以使用多個單元的組合，并能在火星表面任務(wù)中獨立運行。

　　核能在太空任務(wù)中的應(yīng)用

　　放射性同位素?zé)犭姍C(RTG)是一種利用放射性衰變獲取能量的發(fā)電機。過去50年來，NASA已經(jīng)利用RTG技術(shù)完成了許多太空任務(wù)的發(fā)射。RTG技術(shù)還曾應(yīng)用在兩艘海盜號(Viking)火星登陸器上，目前仍在火星上工作的好奇號火星車也裝載有RTG。

　　人類登陸月球的阿波羅任務(wù)、兩艘旅行者號太空船，以及前往冥王星和更遠地方探索的新視野號探測器，還有剛剛結(jié)束使命的卡西尼-惠更斯號探測器，都使用了RTG。

　　感謝冷戰(zhàn)時期的太空競賽，NASA的工程師發(fā)現(xiàn)了一種容易獲得的核能來源——鈾-238，這是生產(chǎn)武器級鈾-239時的副產(chǎn)品。

　　斯特林發(fā)動機

　　斯特林發(fā)動機的發(fā)明者是一位名為羅伯特·斯特林(Robert Stirling)的牧師，他于19世紀(jì)時生活在蘇格蘭中部的珀斯郡。

　　羅伯特·斯特林把他的發(fā)明稱為“節(jié)熱器”(Heat Economiser)，這是一種在多種工業(yè)過程中提高發(fā)熱和燃料效率的設(shè)備。　　

　　斯特林發(fā)動機的發(fā)明者是一位名為羅伯特·斯特林(Robert Stirling)的牧師，他于19世紀(jì)時生活在蘇格蘭中部的珀斯郡。

　　羅伯特·斯特林把他的發(fā)明稱為“節(jié)熱器”(Heat Economiser)，這是一種在多種工業(yè)過程中提高發(fā)熱和燃料效率的設(shè)備。

　　斯特林在1816年獲得了發(fā)動機發(fā)明專利。不過，他在專利中描述了許多其他的應(yīng)用，包括用在制造玻璃和其他產(chǎn)品的火爐上。1818年，斯特林建造了第一臺能實際使用的發(fā)動機，用于為一家采石場取水。

　　19世紀(jì)20年代，斯特林與他的兄弟詹姆斯合作，后者建議使用比大氣壓高得多的氣壓來獲得更大的能量輸出。兄弟倆在1827年和1840年因空氣發(fā)動機的改進獲得了更多專利。

　　斯特林在1816年的專利就已經(jīng)具有了現(xiàn)在所謂“斯特林循環(huán)發(fā)動機”的所有要素，包括一個動力活塞，一個可以在空氣冷熱兩端移動的配氣圓筒，以及一個蓄熱器。動力活塞壓縮配氣圓筒中冷端的空氣，使這些空氣轉(zhuǎn)移到熱端。空氣在熱端受熱膨脹，推動動力活塞往回運動。

　　不幸的是，斯特林的實驗資料沒有保存下來，只留下了兩個發(fā)動機模型，目前分別收藏在格拉斯哥大學(xué)和愛丁堡大學(xué)。