該計劃的核心驅(qū)動力源于日益激烈的國際競爭。杜菲在7月31日簽署的指令中明確指出:“自2024年3月以來,中國和俄羅斯已至少三次宣布將合作在2030年代中期在月球上建立一座反應(yīng)堆?!彼娣Q,第一個在月球建成反應(yīng)堆的國家“可能會宣布一個禁入?yún)^(qū),如果美國沒有搶先到達,這將嚴重阻礙美國建立其計劃中的‘阿爾忒彌斯’基地”。
這項計劃的目標(biāo)是在五年內(nèi),與商業(yè)伙伴合作設(shè)計、發(fā)射并在月球南極部署一個可運行的100千瓦核反應(yīng)堆。這是一個巨大的飛躍,要知道,目前為火星車和太空探測器供電的核能裝置功率通常只有幾百瓦,而100千瓦的電力足以供應(yīng)大約80個美國家庭使用。前NASA技術(shù)、政策與戰(zhàn)略副署長巴維亞?拉爾(Bhavya Lal)形容,這將是一次從“燭光時代到電網(wǎng)時代”的跨越,使太空系統(tǒng)設(shè)計不再受限于微薄的電力。
盡管有專家認為“四年多的時間非常緊迫”,但普遍共識是“技術(shù)上是可行的”。過去60年,美國在該領(lǐng)域投入了數(shù)百億美元,但自1965年的SNAP-10A任務(wù)后,再未向太空發(fā)射過核反應(yīng)堆。如今,政治意愿和任務(wù)需求正在改變這一局面。拉爾指出,轉(zhuǎn)折點在于NASA首次將核能選為載人火星任務(wù)的主要地面電源技術(shù),加上波音、洛克希德?馬丁等老牌航空公司及眾多私營企業(yè)的積極參與,共同為項目的推進創(chuàng)造了條件。
當(dāng)然,在月球上建造核電站面臨著嚴峻的工程挑戰(zhàn)。月球表面白天氣溫高達100攝氏度,夜晚則接近絕對零度。由于沒有大氣,設(shè)備無法像在地球上那樣通過空氣對流散熱。此外,月球六分之一的重力會影響流體動力學(xué)和熱傳遞,而具有靜電吸附性的月壤也可能干擾散熱器等關(guān)鍵部件。有專家坦言,項目最大的風(fēng)險并非技術(shù),而是能否保持政治上的勢頭和任務(wù)目標(biāo)的持續(xù)性。
根據(jù)設(shè)想,這座100千瓦的反應(yīng)堆可能是在NASA于2020年啟動的40千瓦“裂變表面能源”概念基礎(chǔ)上升級而來。為了滿足運輸需求,該計劃設(shè)想使用能運載高達15公噸有效載荷的重型著陸器,通過多次發(fā)射將反應(yīng)堆、鈾燃料和散熱系統(tǒng)等部件送上月球。為確保安全,反應(yīng)堆的廠址可能會選在月球的環(huán)形山內(nèi),甚至建在地下,以防止發(fā)生事故時造成污染。
安全與監(jiān)管是該計劃的重中之重。專家強調(diào),從設(shè)計之初就必須避免潛在問題,而不是事后彌補。整個項目將受到極其嚴格的監(jiān)管,以確保宇航員的安全和任務(wù)的萬無一失。同時,該計劃也將開拓空間法的新領(lǐng)域。率先建成反應(yīng)堆的國家可能會為了安全和安保而設(shè)立所謂的“禁入?yún)^(qū)”,但這并非主權(quán)聲索或“圈地”,而是一種功能性的隔離,可以依據(jù)《外層空間條約》中“防止有害干涉”的條款來證明其合理性。
正如意大利都靈理工大學(xué)的研究員卡洛?喬瓦尼?費羅所言:“新的太空競賽不是關(guān)于誰先到達月球,而是關(guān)于誰能留下來。”若太空核反應(yīng)堆成為現(xiàn)實,它將為月球及火星上的永久基地、資源開采和大規(guī)??茖W(xué)研究提供堅實的基礎(chǔ),真正開啟人類探索和利用太陽系的新篇章。
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