国际原子能机构称核对太空任务至关重要

国际原子能机构(IAEA)网络研讨会“用于空间的原子：用于空间探索的核系统”的专家一致认为，核技术将继续在未来的太空任务中发挥重要作用。2 月 15 日至 16 日，来自 66 个国家的 500 多人参加了网络研讨会。来自公共和私营部门的专家得出的结论是，随着核能和相关技术有望使行星际任务更快、更高效和更经济，人类已准备好开启前往火星、我们的太阳系及其他地方的太空旅行的新时代。

他们一致认为，核裂变和聚变方面的进步对于深空旅行是必不可少的，并强调核能还可以为机载系统和仪器提供电力，并为人类在太阳系天体上的持续存在提供动力。

“核技术长期以来在重要的太空任务中发挥着至关重要的作用，”国际原子能机构副总干事兼核能司司长米哈伊尔·丘达科夫说。“但未来的任务可能会依赖核动力系统进行更广泛的应用。我们通往恒星的道路贯穿原子。”

在可预见的未来，火箭将依赖化学燃料，但一旦进入轨道，核发动机就可以提供推进力。

NASA 前首席项目工程师威廉·埃姆里奇 (William Emrich) 说：“几乎可以肯定，未来的载人行星际任务将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，并补充说，用于太空旅行的可靠候选者是核能。热推进(NTP)。

在 NTP 中，核裂变反应堆加热液体推进剂，例如氢气，并将液体转化为气体，气体通过喷嘴膨胀以提供推力并推动航天器。使用 NTP 太空飞行需要将更少的燃料送入太空，而 NTP 引擎将减少旅行时间——与传统化学火箭相比，前往火星的旅行时间最多可缩短 25%。这也减少了宇航员暴露于宇宙辐射的机会。

另一种选择是核电推进 (NEP)，其中推力是通过将核反应堆的热能转化为电能来提供的，从而无需在船上储存推进剂。在 NEP 中，推力较低但持续，燃料效率要高得多，从而导致更高的速度，并可能减少超过 60% 的前往火星的运输时间。

“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，”北京航天器系统工程研究所的杜辉说，引用了中国空间技术研究院 2015 年的研究发现，如果没有空间核反应堆，载人火星任务将是不可行的。

Ad Astra Rocket 公司正在开发的 NEP 系统，即可变比冲磁等离子体火箭 (VASIMR)，是一种等离子体火箭，其中电场加热并加速推进剂，形成等离子体，磁场将等离子体引导到正确的方向，如它从发动机中弹出，为航天器产生推力。与传统的 NEP 不同，VASIMR 设计将能够处理大量动力，同时保持电动火箭的高燃油效率。

Ad Astra Rocket Company 首席执行官 Franklin Chang Díaz 表示：“在短期内，我们设想 VASIMR 发动机将支持从地月空间中的太阳能发电到行星际空间中的核电等各种大功率应用。” “从长远来看，VASIMR 可能是未来仍处于概念阶段的聚变火箭的先驱。”

聚变火箭，如普林斯顿等离子体物理实验室正在开发的普林斯顿场反向配置反应堆概念，将具有产生直接聚变驱动(DFD)的优势，直接将聚变反应中产生的带电粒子的能量转化为推进力“DFD 可以产生比其他系统高几个数量级的特定功率，减少行程时间并增加有效载荷，从而使我们能够更快地到达深空目的地，”普林斯顿卫星系统副总裁斯蒂芬妮托马斯说。她还解释说，DFD 可能具有体积小和需要很少燃料的优点——几公斤的重量可以为航天器提供 10 年的动力。DFD 系统也可以同时提供电力。

核反应堆还可用于为宇航员提供表面动力，以进行扩展探索任务，并可能在其他行星体上持续存在人类，提供数十年的动力而无需加油。裂变表面动力反应堆设计是微型反应堆，可以提供数十千瓦范围内的电力，持续一到几十年。目前的重点是使用低浓铀燃料或高含量低浓铀燃料。

“NASA 的优先重点仍然是设计、建造和演示低浓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 kWe 以上的功率水平，并且具有NASA 空间核技术组合经理 Anthony Calomino 说：“使用核裂变反应堆进行多年连续的连锁反应，对于空间推进和地外表面动力来说都是不可避免的。”通用原子全球公司首席执行官 Vivek Lall。

宇宙飞船还需要电力来维持生命支持系统、通信和其他硬件。放射性同位素热电发电机 (RTG) 已经为远离太阳的航海者号宇宙飞船提供了数十年的动力，它有可能在硬空间的寒冷温度下为未来的航天器机载系统提供长期的热量和电力，而无需任何维护。