我們許多最雄心勃勃的太空任務都是利用核動力實現的。週四（1月18日），來自美國宇航局和能源部的科學家和官員在拉斯維加斯的國家原子試驗博物館聚集一堂，討論下一代用於未來太空任務的核電站千瓦級專案。
過去，美國宇航局使用放射性同位素熱電發生器（RTG）為“旅行者1號”和“旅行者2號”等航天器、阿波羅月球表面實驗包和好奇號火星車供電。該裝置直接將衰變的鈽產生的熱量轉化為電能。它沒有活動部件，使其非常適合在太空中的應用。但是，它的效率不高。核反應堆可以利用主動核裂變或原子分裂，從而提高效率，美國宇航局已經研究這項技術幾十年了。
美國在1965年發射了其第一個太空反應堆SNAP-10A。然而，從 20 世紀 70 年代末到 21 世紀初，太空反應堆的開發基本上沒有成功。“幾十年來，裂變反應堆技術沒有任何實質性進展，”新墨西哥州洛斯阿拉莫斯國家實驗室的首席反應堆設計師戴夫·波斯頓在會議期間說。[核發電機為美國宇航局深空探測器供電（資訊圖）]
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複雜的基於裂變的專案需要大量的研發。“它們往往執行很長時間，長達幾十年，[而且]成本從數億美元上升到數十億美元，”美國宇航局空間技術任務理事會副主管史蒂夫·朱爾奇克說。“最終，它們總是會被取消。”
美國宇航局官員表示，與之前的技術不同，千瓦級反應堆簡單、便宜，並且依賴於已經得到很好理解的燃料和技術。它像傳統的核反應堆一樣使用主動核裂變，這將使其能夠從其鈾合金堆芯中獲取比 RTG 多得多的能量。夾在反應堆堆芯周圍的熱管會將熱量傳遞到該裝置的發電裝置：小型斯特林發動機，這項技術是在 1816 年開發的。這些發動機是簡單的活塞，可以將熱量轉化為運動，然後轉化為電能。反應堆將從類似雨傘的冷卻陣列中散發多餘的熱量。
2012 年，洛斯阿拉莫斯國家實驗室和美國宇航局在俄亥俄州的格倫研究中心對該反應堆進行了成功的概念驗證測試，美國宇航局批准他們在內華達州國家安全基地繼續開發和測試。目前，該團隊正在進行元件測試，以確定反應堆每個部件的反應性價值，即它們如何對裂變反應產生的快速中子輻射作出反應。據會議官員稱，該階段的測試應該在本週完成。然後，該專案將進入冷臨界測試，這將測試反應堆的元件，這次將使用富集的鈾燃料堆芯，會議官員表示。滿功率測試計劃於 3 月中旬開始。
美國宇航局對向火星派遣宇航員的興趣為千瓦級專案提供了主要動力：前往火星的人類任務的電力需求將遠遠大於先前機器人任務的需求，美國宇航局電力和儲能首席技術專家李·梅森說。“勇氣號和機遇號火星車、鳳凰號著陸器、好奇號火星車：這些任務的所有電力系統都低於 200 瓦，”梅森說。“前往火星的人類任務可能需要 40 或 50 千瓦 [40,000 到 50,000 瓦]。”
梅森說，美國宇航局正在考慮太陽能電池陣列等能源，但許多因素使得核能成為更具吸引力的選擇。首先，火星表面接收到的陽光大約是地球的三分之一，並且經常出現沙塵暴，這會進一步減少陽光。此外，梅森說，反應堆比類似的太陽能電池陣列和電池系統更小更輕。
除了人類火星任務外，這些反應堆還有多種應用。它們可以為軌道飛行器和著陸器供電，為它們提供比前輩更多的電力。這些反應堆還可以為電子推進系統供電。梅森說，美國宇航局還特別有興趣將千瓦級反應堆用於月球軌道和月球表面的裝置。
朱爾奇克說：“成功的千瓦級測試將是太空核動力的一大進步。” “然而，要設計和鑑定一個真正的飛行系統，還有更多的工作要做。”
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