多國(guó)競(jìng)逐月球核電站:太空能源的未來(lái)之爭(zhēng)
本文來(lái)自微信公眾號(hào):地球知識(shí)局,作者:地球知識(shí)局
近日,俄羅斯公布了一項(xiàng)頗具雄心的計(jì)劃:擬在5至7年內(nèi)建成月球表面核電站。這一消息引發(fā)廣泛關(guān)注,而實(shí)際上,中俄去年已簽署共建月球核電站的協(xié)議,如今看來(lái)卻似要如CR929項(xiàng)目般各自推進(jìn)。
不止俄羅斯,美國(guó)也加入了這場(chǎng)“月球核電競(jìng)賽”。今年年初,美國(guó)國(guó)家航空航天局(NASA)與能源署宣布將合作在月球建造核電站,NASA還計(jì)劃從能源署獲取400公斤濃縮核燃料。
特朗普任期至2029年1月,NASA需將重返月球、建基地及核反應(yīng)堆等任務(wù)截止日期控制在其任期內(nèi)


核電站的建造本就復(fù)雜,為何各國(guó)紛紛將目光投向月球?
答案在于各國(guó)的月球探索計(jì)劃正逐步推進(jìn)——
下月,美國(guó)“阿爾忒彌斯2號(hào)”將把宇航員送往月球軌道,未來(lái)還計(jì)劃建立月球永久基地。
阿爾忒彌斯基地概念圖(圖:NASA)▼

中國(guó)《空間技術(shù)》雜志近期推出載人登月???,多篇論文首次披露新一代載人飛船“夢(mèng)舟”與月面著陸器“攬?jiān)隆薄?/p>
(圖:載人月面著陸起飛系統(tǒng)設(shè)計(jì)及關(guān)鍵技術(shù)研究)▼

幾十年前的阿波羅登月更多是冷戰(zhàn)時(shí)期的國(guó)家形象展示,如今的登月項(xiàng)目則聚焦資源開發(fā)與科學(xué)研究,為深空探索鋪路,需考量長(zhǎng)期經(jīng)濟(jì)價(jià)值。
1969年阿姆斯特朗拍攝的月球(圖:NASA)▼

建立穩(wěn)定且能源充足的月球基地成為需求,而月球上常規(guī)能源存在局限:
月球一晝夜約30個(gè)地球日,意味著長(zhǎng)達(dá)半個(gè)月的黑夜,航天器常用的太陽(yáng)能發(fā)電難以持續(xù)。
理論上可在有陽(yáng)光時(shí)利用月球水冰電解制氫氧,無(wú)陽(yáng)光時(shí)用氫氣發(fā)電,但流程復(fù)雜。
月球核燃料儲(chǔ)量豐富,據(jù)估計(jì)有8.4億噸釷和3.6億噸鈾,遠(yuǎn)超地球百萬(wàn)噸級(jí)儲(chǔ)量,不過(guò)開采仍是難題。
用于太空和月球的多為小型核反應(yīng)堆:
中國(guó)“玲龍一號(hào)”是全球首個(gè)陸上商用模塊式小型堆,直徑僅30米,目前測(cè)試接近尾聲,預(yù)計(jì)今年下半年發(fā)電。
“玲龍一號(hào)”施工現(xiàn)場(chǎng)(圖:Wiki)▼

俄羅斯依托核動(dòng)力民用破冰船經(jīng)驗(yàn),研發(fā)出小型化核電產(chǎn)品RITM-200N,雖處測(cè)試階段,但已獲烏茲別克斯坦訂單。
RITM-200反應(yīng)堆▼

月球核電站面臨諸多挑戰(zhàn):
月球缺乏核電站必備的散熱物質(zhì),地球核電站需大量水冷卻,月球小型反應(yīng)堆的散熱問(wèn)題亟待解決。
地球百萬(wàn)千瓦級(jí)核電機(jī)組每小時(shí)耗水?dāng)?shù)千噸,月球小型反應(yīng)堆的散熱方案仍需突破。
核電站運(yùn)行產(chǎn)熱需大量水冷卻,多臨海而建(圖:Wiki)▼

此外,現(xiàn)有小型反應(yīng)堆未在真空與微重力環(huán)境測(cè)試,太空適用性存疑。
人類對(duì)太空核動(dòng)力早有設(shè)想,《丁丁歷險(xiǎn)記》登月火箭便采用核動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)。1953-1954年漫畫出版時(shí),人類尚未登月卻對(duì)核能熱情高漲:美國(guó)推出青少年原子能套裝,蘇聯(lián)提出M60核動(dòng)力轟炸機(jī)方案。
吉爾伯特U-238原子能實(shí)驗(yàn)室(圖:Wiki)▼

現(xiàn)實(shí)中,蘇聯(lián)曾在圖-95上測(cè)試核反應(yīng)堆,駕駛艙用鉛板包裹,飛行員視野受限,且未在空中開啟反應(yīng)堆。
或許短期內(nèi),太空核動(dòng)力與月球核電站仍將停留在規(guī)劃階段。
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