美国国家航空航天局为什么要在月球上建造核反应堆？

今日快讯 2025年08月18日 10:42 0 admin

美国国家航空航天局计划在未来五年内于月球建设100千瓦微型核反应堆的消息，引发了科学界和公众的广泛关注。虽然这一计划听起来如科幻小说般不可思议，但核能专家指出，这实际上是太空探索发展的必然趋势，而非异想天开的冒险项目。

核反应堆物理学家、核能倡导者尼克·图兰解释了核能在太空应用中的根本优势："你可以从很少的质量中获得大量的能量。"对于太空发射而言，保持载荷重量最小化至关重要。前NASA代理首席技术官巴维亚·拉尔博士用一个生动的比喻阐述了这一优势："当完全裂变时，垒球大小的铀235所提供的能量相当于一整列火车装载的煤炭。"

路透社/路透社

这种能量密度优势在深空探索中尤为重要。2015年新视野号探测器飞越冥王星的案例完美诠释了核能的必要性。该探测器仅有约200瓦的功率——"基本上相当于两个灯泡的功率"，因为功率不足无法进入冥王星轨道，只能进行飞越观测。更令人印象深刻的是，新视野号花费了16个月才将50多千兆字节的数据传回地球。如果配备20千瓦的微型核反应堆，探测器不仅能够进入轨道，还能实时传输数据并持续运行所有仪器设备。

月球环境的独特挑战

月球表面裂变动力系统的艺术家概念（美国国家航空航天局）

月球的极端环境条件使得核能成为建立永久性基地的关键技术。月球上的夜晚持续14个地球日，而某些极地陨石坑永远见不到阳光。虽然太阳能可以为月球前哨站提供电力，但需要数量庞大的电池系统来应对长达两周的无光照期，而这些电池必须从地球运输，成本极其高昂。

拉尔博士强调了工业规模月球活动的电力需求："在某个时候，我们将希望在月球上进行工业规模的工作。即使是3D打印，也需要数百千瓦的功率——甚至更多。如果要在月球上进行任何形式的商业活动，我们需要的电力超过太阳能所能提供的。"

火星环境更是凸显了核能的绝对必要性。火星上的沙尘暴可以持续数周甚至数月，覆盖整个大陆。在这种条件下，太阳能极不可靠。事实上，NASA最终结束机遇号火星车近15年的任务，正是因为一场覆盖全球的沙尘暴使得该探测器无法运行。

技术挑战与现实考量

美国国家航空航天局和国家核安全局的工程师们降低了KRUSTY系统周围的真空室壁。（洛斯阿拉莫斯国家实验室）

尽管核能在理论上具有巨大优势，但实现月球核反应堆面临诸多技术挑战。首要问题是目前美国尚无公司在生产微型核反应堆。建造1965年SNAP-10A核反应堆的原子能国际公司和北美航空公司早已不复存在。

图兰指出："有很多正在开发中，但几乎没有达到原型阶段的。"这是一个重要细节，因为大多数核反应堆首次启动时都无法正常工作，"需要几次迭代才能使反应堆达到可操作、可靠且具有成本效益的水平。"

运输问题构成了另一个重大挑战。根据粗略计算，100千瓦反应堆重量在10到15公吨之间，目前没有商业火箭能够将其送入太空。更复杂的是，反应堆的散热器展开后约有篮球场大小，如何将其装入火箭发射也是技术难题。

2030年的时间表很可能基于SpaceX星舰系统届时能够投入使用的假设。然而，这一超重型火箭在2025年表现不佳，三次测试飞行中有两次以爆炸告终，其中一次甚至在例行地面测试中起火。如果星舰无法按时准备就绪，NASA可能需要分别运输反应堆组件，这将带来复杂的自主装配挑战。

人力资源与预算制约

SpaceX的星舰在第八次试飞中被看到（路透社）

项目面临的另一个重大挑战是NASA内部的人力资源危机。截至7月底，约4000名NASA员工通过提前退休、自愿离职或延迟辞职计划离开机构，约占总员工数的五分之一。这些削减是特朗普政府削减联邦政府雇员努力的一部分，NASA内部士气降至历史低点。

行星学会首席太空政策专家凯西·德赖尔指出了这一矛盾："白宫指示NASA执行航天计划能够完成的两个最雄心勃勃、最困难的项目——将人类送往月球和火星，但要用相当于1961年首次载人航天之前的资源水平和劳动力来完成。"

核工程并非大多数人的常见专业领域，人员削减对项目的影响尤为严重。虽然能源部的参与可能为NASA提供支持，但具体的人员流失情况和技能缺口仍不明确。

长远战略意义

尽管面临诸多挑战，专家们普遍认为月球核反应堆项目具有重要的战略意义。拉尔博士和迈尔斯博士在研究报告中估算，建设并部署月球核反应堆需要五年时间，每年约8亿美元的投资。

这一投资不仅是为了月球基地建设，更是为未来的火星探索做准备。"我们不希望我们的第一个核反应堆在火星上运行。我们希望首先在月球上试验。这正是我认为NASA正在尝试做的事情，"拉尔博士表示。

月球核反应堆项目的成功与否，不仅取决于技术突破，更取决于政治意愿和资金支持。如果特朗普政府能够兑现其雄心勃勃的承诺并提供必要资金，这一项目可能成为人类太空探索史上的重要里程碑。

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