美国的野望：瞄准空间核反应堆

2018年，在内华达州国家试验场，科学家测验了40年来美国第一个新式核反响堆规划。新设备叫做Kilopower，不是一个典型的反响堆，由于它不是在地球上运用，而是用于太空中。反响堆堆芯铀-235可控链式反响一共继续了28小时。裂变发生大约3到4千瓦的热能，运用输热管道输入斯特林发动机发电。

总有一天，这样的体系能够驱动航天器，或许为月球或火星基地供给照明。这种核电源将是一个巨大的前进；可是从1965年以来，就没有人把裂变反响堆送出去过。在一系列联邦方针的扶持下，对这类设备的研讨再次活泼起来，也引起了美国太空部队（USSF）的重视。

EricFelt是空军研讨实验室（空军和天军的支撑安排）的空间飞翔器部分主任，接受了Physics Today的采访，说明晰空天军对空间核反响堆的爱好。他说，部分正在跟进空间核反响堆的展开，但还没有为研讨供给资金。这个部分最近建立，没有立刻运用非陆基核反响堆的方案，也没有确认空间核裂变是否或怎么成为其出资方针。他还说，技能和方针方面的妨碍都变小了，但还没有找到一个需求运用核裂变的方针。

合适运用核技能的一个当地是地月间——也便是地球和月球之间的宽广空间。未来几十年该区域将愈加拥堵。“假如那里什么都没有，咱们也就不那么关怀”，Felt说。可是，跟着新的卫星、航天器和空间碎片逐渐添加，USSF期望盯梢这个状况，宣布震慑或应对要挟，以及应对或许呈现的紧急状况，如救援宇航员。“比方，假如SpaceX星际飞船的推动体系在返程（从月球回来地球）中失效，而日本亿万富翁前泽友作（方案成为Space X首位绕月游览的私家乘客）需求救援，USSF有必要尽咱们所能去供给协助。”

Kilopower的开发者之一，洛斯阿拉莫斯（Los Alamos）国家实验室的Patrick McClure，信任他的技能能够有助于重视地月间的开展：Kilopower 驱动的飞船能够长时间监督大尺度空间，并且不依赖于太阳。Patrick McClure的搭档、Kilopower 首席规划者David Poston说：“在地月间，太阳能相当好，可是反响堆不需求朝向太阳，并且它更荫蔽。太阳能板的阵列非常大，还有必要在阳光下才干作业。可是，除非很接近，人们不容易检测到反响堆的辐射。辐射体的巨细或许是太阳能电池板的十分之一，也不反射光，虽然会呈现相对较小的红外光。”

McClure、Poston和前洛斯阿拉莫斯副主任Andy Phelps将他们的新发明分拆出来，置于一家名为太空核能公司（或叫做SpaceNukes）的公司。这个团队以为该体系在太间里很有用，由于反响堆能够自我操控；它没有那么多易损部件，比方泵、阀门和过滤器；在没有进入太空并发动之前，它是没有多少放射性性的；并且在每一个设想到的火箭发射失利中坚持亚临界。Poston说，Kilopower 在2018年的测验是“完结更大容量、更高功率体系的根底，然后到达用于物体快速移动和高功率运用的目的”。

SpaceNukes不是仅有进行地月空间核反响堆研讨的团队。其间，美国国防部高档研讨方案局（DARPA）正在进行一个相关的项目，即“快速地月空间操作火箭演示工程（DRACO）”。该飞船将由一个核热体系驱动，能够监督一大片区域。在地球邻近，盯梢盘绕轨迹运转的物体很难，并且跟着规模的扩展，问题也更大。DRACO 项目经理内Nathan Greiner说：“实际上，对间隔有严厉的约束”。他解说说，“核驱动航天器能够更好地应对如此宽广的环境，由于它们机动性更好。与化学能推动比较，热核推动会发生更高的比冲，这让热核推动能够比化学能推动更快地进行大机动”。

Felt现已与DRACO 会晤，并赞同去考虑和DARPA 公司展开协作，在技能成熟后将其让渡给天军部队。Felt说，和Kilopower 项目相同，天军部队有必要首要找到一个“杀手运用”。

政治考量

假如这种运用终会在地月空间或其他当地完成，最近的方针展开将使其愈加顺畅。2019年，特朗普政府发布了《美国国家安全总统备忘录-20号》，该备忘会办理空间核体系的发射。它提出，想要同意一项使命，核能纷歧定要成为使命的要害。Felt说：“你不必去证明没有其他办法和得到总统的特别同意，但我和团队恶作剧说，只是由于有人让你这么做，并不意味着你应该这么做”。

继2019年的备忘录之后，2020年发布了一项空间方针指令，拟定了空间核电源和核能推动的国家战略。2021年1月，又发布了一项推动空间小型模块化反响堆的政令。

DARPA方案在2025年进行DRACO 的第一次飞翔。SpaceNukes 的工程师期望发射自己的Kilopower，但也在为DARPA方案供给支撑。Poston 正在为DRACO起草参阅规划，McClure则正在拟定发射安全协议。

太空中的核反响堆并不是毫无危险。比较惯例航天器，触及核反响堆的事端或许使地球面对更大的危险。任何触及铀的技能都或许面对世界社会的对立，特别是像Kilopower 那样运用高浓铀（HEU）。McClure说：“HEU的问题是它是兵器级核资料。人们总是忧虑，假如咱们在发射时丢掉，坏人运用它作恶。一些决策者和非营利安排忧虑，出产和运用更多的HEU，会构成核分散危险，美国几十年来尽力削减它，将功败垂成。”

这种几乎准备好构成炸弹的核燃料并没有被彻底制止，但它的运用将使Kilopower被列入最严厉的发射同意类别。该体系还能够运用一种争议性较低的燃料，能够被成为高浓度低浓铀（HALEU），它没有同等级的分散危险，但运用HALEU会使反响堆质量添加700公斤。Poston说：“咱们倾向于运用HEU，由于会使体系分量更小”。但运用HALEU，DRACO的发射同意将被大大简化。

ZhannaMalekos Smith是战略与世界研讨中心的高档研讨员，把这一刻看作是国家“在面对安全、安保和可继续性时，展现其太空战略决计和目的”的时机。“当然，典范是两方面的，假如美国为操作这些体系减缩任何安全裕度，其他国家或许会以为这种做法能够仿效。”

美国会建立何种典范还有待调查；新的白宫领导者也还没确认在空间核能和核推动方面的态度。Malekos Smith说：“种子现已种下了，今后将由拜登政府来决议，他们是期望培养这些种子，仍是从头栽培其他什么东西，仍是踢出去不要。”

Felt不确认种子是否会在天军力气里开花。可是，他说，“我喜欢我有这个挑选。”