近日，由比利时工程公司Tractebel领导的PULSAR研究项目取得了重大进展，公布了用于月球太空任务的钚238燃料放射性同位素动力系统的概念设计。该项目旨在提高放射性同位素动力系统的效率，并开发欧洲生产钚238技术和能力。
(图片来源：Tractebel)
PULSAR项目于2022年6月宣布启动，得到了欧盟委员会的欧洲原子能共同体研究与培训计划的资助。该项目是Tractebel为欧洲航天局开展的关于在欧盟生产钚238可能性的研究的补充。参与该项目的联盟成员包括欧盟委员会联合研究中心、比利时核研究中心(SCK-CEN)、法国替代能源和原子能委员会(CEA)、INCOTEC、阿丽亚娜集团、空中客车防务与航天公司、勃艮第弗朗什孔泰大学和Arttic。
据Tractebel介绍，目前采用的核电池和放射性同位素热电发电机(RTG)需要大量燃料和大型RTG来为任务提供动力，这增加了航天火箭发射的重量。而PULSAR项目旨在借助先进的斯特林发动机大幅提高放射性同位素动力系统的效率。
此外，PULSAR项目还致力于开发欧洲生产钚238的技术和能力。目前，欧洲没有生产钚238或放射性同位素动力系统的能力，这对其太空探索计划构成了限制。由于太空已成为欧洲的战略和经济重点，对其他国家的依赖成为了一个主要问题。
经过两年的努力，PULSAR项目于2024年底顺利完成，并取得了显著成果。这些成果包括针对月球应用的概念性放射性同位素动力系统设计、欧洲钚238生产的可行性研究，以及探索动态动力系统在太空应用之外潜力的市场分析。
PULSAR联盟的放射性同位素动力系统(RPS)旨在为需要100-500We的月球车或货运飞船提供支持。该系统采用了从圭亚那航天中心发射的安全措施，并配备了两台斯特林发动机，由位于中心的钚238热源提供动力。模块化设计确保了对电机故障的弹性，预计热电转换效率为20%。
在项目开发过程中，Tractebel的核专家进行了全面的工程研究，包括结构完整性检查、辐射剂量评估、热分析和机械组装开发。团队还开发了一个3D机械和热模型来模拟月球条件，为未来的设计迭代和更高的技术准备水平奠定了基础。
Tractebel公司的PULSAR项目经理Brieuc Spindler表示：“PULSAR联盟所取得的成就将有助于欧洲成为太空核技术领域的全球领导者。通过利用我们的核专业知识，我们正在突破太空探索的界限，使欧洲能够在这一最后前沿领域处于领先地位。”
值得注意的是，航天界目前主要依赖光伏发电系统，但这种技术对于前往太阳系外层等地的任务造成了严重限制。而钚238燃料的放射性同位素电源(核电池)已普遍用于太空任务，可在长时间的深空任务中持续提供电力和热量。
