太空核动力系统:历史、现状与未来展望
1. 引言
在太空探索的早期,核动力就已发挥重要作用,并且在未来也将持续如此。相较于太阳能,核动力的主要优势在于其不受阳光的限制,能够独立运行。在太阳系探索中,核动力极大地增强了探索能力,在某些情况下甚至是实现探索的关键。例如,外行星轨道上的太阳通量较低,使得核动力成为唯一可行的选择。此外,由于月球表面存在长达两周的月夜,核动力在月球表面供电方面也具有重要应用价值。未来的一些太空任务可能需要数千瓦到数百万瓦的电力,核动力很可能是满足这一需求的必要手段。不过,成本和安全问题(包括实际存在的和人们感知到的)是太空核动力应用的主要障碍。
太空核动力系统根据热能来源可大致分为两类:放射性同位素系统和核反应堆系统。放射性同位素系统通过放射性同位素的自然衰变产生热量,再将热量转化为电能,放射性同位素热电发生器(RTG)在美国太空计划中发挥了重要作用。核反应堆系统则通过核裂变产生热量。美国和前苏联都开展了太空反应堆的重大研发项目,但只有前苏联将这一技术应用于实际的太空任务。
2. 美国太空核计划的历史
美国太空核计划起源于空军早期对侦察卫星可能应用的研究。1948 年,兰德公司发起的“反馈项目”确定了此类卫星对可靠电力系统的需求。1954 年,空军在“风笛手计划”下研究了核动力系统,并将研究结果纳入了更大规模的“武器系统 117 - L”对卫星系统和动力选项的研究中。1952 年至 1955 年,原子能委员会(AEC)对太空系统的核动力进行了研究。
1955 年,空军 - 原子能委员会联合委员会制定了太空核动力的规格,并将“风笛手计划”更名为“核辅助动力系统(SNAP)计划”,由原子能委员会管理。奇数编号的 SN
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