直到最近,NASA 還面臨著嚴重的鈽短缺問題,這危及了未來的深空任務。2013 年,美國能源部宣佈,在暫停生產 25 年後,將重啟鈽 238 的生產——鈽 238 是持久核電池的支柱,自 1969 年以來,核電池為眾多工提供了動力。然而,停產造成的損害已經造成。到 2021 年,新的努力每年僅能生產出足夠製造約兩個半核電池模組的放射性燃料。(僅火星探測器“好奇號”就需要八個模組。)這種稀缺性,加上少量現有庫存,對於未來十年計劃前往木星和土星冰冷衛星等目的地的行星任務來說,幾乎是不夠的。因此,NASA 一直在研究替代方案。它最近對一種航海候選技術產生了興趣:一種美國海軍魚雷使用的軍事技術。
海軍最早在 20 世紀 20 年代試驗了儲能化學動力系統 (SCEPS),但直到 20 世紀 80 年代,賓夕法尼亞州立大學的工程師才將這項技術應用於彈頭,使其能夠足夠快、足夠深入地搜尋蘇聯潛艇。SCEPS 利用兩種高能量密度反應物的化學反應,這些反應物在需要時才儲存和分離。在魚雷中,該系統通常以固體鋰塊和惰性氣體六氟化硫罐的形式儲存能量。當被觸發時,這兩種材料的燃燒反應產生熱量,從而驅動武器的蒸汽渦輪機產生數千千瓦的功率。
NASA 版本將調整該化學配方。賓夕法尼亞州立大學的空間系統工程師邁克爾·保羅提出了一個前往金星的演示任務,其中一個配備 SCEPS 的機器人著陸器將利用金星大氣中的二氧化碳來燃燒鋰。由此產生的熱量可以驅動發電機產生大約三個燈泡功率的電力,這對於太空任務來說是一筆可觀的預算。(火星探測器“勇氣號”和“機遇號”依靠大約一個燈泡功率的太陽能執行。)7 月,保羅透過 NASA 創新先進概念計劃獲得了 50 萬美元的資金,用於測量二氧化碳和鋰在這種配置下的確切效率。他還將與行星科學家合作,向太空機構提出關於其他任務應用的建議。
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約翰·霍普金斯大學應用物理實驗室的物理學家、NASA 今年 7 月份關於美國現有鈽供應報告的主席拉爾夫·麥克納特表示,核動力對於旨在執行數年或數十年的深空任務仍然是不可替代的,正如“旅行者”號、“卡西尼”號和“新視野”號所做的那樣,並取得了巨大成功。然而,麥克納特將 SCEPS 描述為“令人興奮的東西”。
如果保羅的願景實現,來自 SCEPS 的能量可以增強使用核電池的任務,或支援那些軌道離太陽太遠而無法依靠太陽能的任務。這種技術可能有一天會推動探測月球上永久陰影隕石坑的探測車,在光線昏暗的區域執行火星著陸器的鑽頭,或產生熱量以保持機器人電子裝置在寒冷的木衛二上保持溫暖。SCEPS 甚至可以為持續數天或數週而不是數年的較短途任務提供所有動力,前往不太遙遠的目的地。