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太空核电是国际原子能机构和联合国活动的焦点

2022-02-23 19:05     来源:WNN     核技术 太空核电 航天航空

参加国际原子能机构活动的专家表示,未来的太空任务可能会通过核技术开辟新的选择。

火星过境栖息地和核推进系统的插图(图片:NASA)

国际原子能机构副主任米哈伊尔·楚达科夫说:“核技术长期以来一直在突出的太空任务中发挥着至关重要的作用,但未来的任务可能会依赖核动力系统进行更广泛的应用——我们通往恒星的途径贯穿原子。”一般的。

他在 IAEA 虚拟活动上发表讲话——用于空间的原子:用于空间探索的核系统——有来自 66 个国家的 500 人参加。

“未来的载人行星际任务几乎肯定需要性能水平大大超过当今最好的化学发动机的推进系统,”美国宇航局前首席项目工程师威廉·埃姆里奇说。

北京航天器系统工程研究所的杜辉引用中国空间技术研究院的一项研究说:“对于需要高电力输出的太空任务,例如载人火星任务或太空渡轮,基于裂变反应堆的电力系统可能是一个非常有竞争力的选择。”

有哪些核电选择?

一种选择是核热推进 (NTP),即核裂变反应堆加热液体推进剂(如氢气),将其转化为气体,通过喷嘴膨胀以提供推力并推动航天器。与传统的化学火箭相比,这可以将前往火星的旅行时间缩短多达 25%。

另一种选择是核电推进 (NEP),其中反应堆的热能转化为电能。这种方法的推力较低但连续,燃料效率更高,速度更快,可以将传统化学火箭的火星旅行时间缩短 60%。

未来可能的核聚变火箭的研究工作正在进行中,该火箭将具有直接聚变驱动器(DFD),可将聚变反应中产生的带电粒子的能量直接转化为推进力。

正在开发聚变火箭概念的普林斯顿卫星系统公司副总裁斯蒂芬妮·托马斯说:“DFD 可以产生比其他系统高几个数量级的特定功率,从而减少行程时间并增加有效载荷,从而使我们能够到达深空目的地要快得多。”

核能在太空中的其他用途呢?

除了为火箭提供推力外,船上还需要电力,核反应堆也可用于为宇航员提供电力,以进行扩展探索任务或在其他星球上的长期社区。

“美国宇航局的优先重点仍然是设计、建造和展示低浓缩铀裂变表面动力系统,该系统可广泛应用于月球表面计划以及我们最终与人类一起前往火星的任务,可扩展到 100 千瓦以上的功率水平,并且已经推进 NEP 系统需求的潜力,”美国宇航局空间核技术组合经理 Anthony Calomino 说。

通用原子全球公司首席执行官维韦克·拉尔 (Vivek Lall) 表示:“使用核裂变反应堆进行多年连续的连锁反应,对于太空推进和地外地表动力来说都是不可避免的。”

联合国也一直在考虑安全问题

联合国外层空间事务办公室科学和技术小组委员会的一次会议审议了太空中的核技术问题,以及可能用于各种目的和可能由商业实体以及民族国家使用的问题。

由英国和欧洲航天局编写的提交给和平利用外层空间委员会的工作文件指出,自 2010 年以来,该小组委员会的工作组在“促进在外层空间安全使用核动力源应用方面取得了成功”对使用此类应用程序感兴趣的国家”。

但它补充说,“国际空间部门正在发展……私人商业实体对空间核动力源的使用感兴趣,并开始提出并参与空间核动力源的开发和使用”。

“在长期人类装置的框架内,未来可能使用核反应堆引发许多与安全相关的新问题。”

它提议建立一个国际论坛,以“收集和交流有关新参与者(包括商业实体)开发和使用太空核动力源的计划和项目的信息”。

在本月早些时候的一次会议后发表的一份报告草稿中,小组委员会还补充说:“有人表示,各国有责任确保在外层空间使用核动力源严格用于和平目的,完全避免将任何携带核武器或任何其他类型的大规模杀伤性武器的物体放置在地球轨道上,以及不惜一切代价避免将此类武器放置在天体上以及以任何其他形式在外层空间放置武器。 "

它补充说:“小组委员会欢迎一些国家和一个国际政府间组织正在制定或考虑制定关于在外层空间安全使用核动力源的法律和监管文书,同时考虑到《原则》的内容和要求。与外层空间使用核动力源和外层空间 核动力源应用安全框架有关,该 框架由小组委员会和国际原子能机构联合制定。”

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