NASA加速月球核反应堆计划角逐太空霸权

继特朗普政府推动在2030年前将核反应堆送上月球的新计划于上月由Politico首次报道后，媒体对这一概念对初次接触者的震撼效应进行了渲染。很少有人关注月球裂变核能地表能源（FSP）新计划的技术细节，该计划中止并取代了始于第一届特朗普政府时期的项目，该项目最初希望在2026年底前将反应堆送上月球。现在，重点在于简化NASA的内部流程，以支持商业航天公司建造功率和质量均超过两倍的反应堆，并在2030年前做好发射准备。

根据代理NASA局长（兼交通部长）Sean Duffy于8月4日发布的指令，NASA正在进行组织变革，并准备在指令发布后60天内发布招标书。（信息征集书已经发布；回复者仅有一周时间回应。）

以下是《核新闻》自消息传出一个月以来关注的内容，以及我们对NASA新计划的规模、进度、燃料和管理方面的了解。

这是一场竞赛：在Politico于8月4日爆出新闻后，Duffy于8月5日在交通部关于无人机技术的直播新闻发布会上确认了该计划。

"我们正与中国展开登月竞赛，要在月球上建立基地就需要能源，"Duffy说。"这种裂变技术至关重要……月球上有一个特定区域众所周知是最佳地点。那里有冰，有阳光。我们希望率先到达那里并为美国宣称主权。"

俄罗斯和中国于2024年3月宣布计划共同在月球上建造核电站。NASA的指令侧重于速度，称第一个将反应堆送上月球的国家"可能宣布禁区，这将严重阻碍美国建立计划的Artemis存在，如果不是率先到达的话。"

与美国不同，俄罗斯和中国没有签署2020年的Artemis协议。Artemis协议不承认对月球领土的永久主张，但允许登月国家在其运营周围建立"安全区"。这些安全区是"临时的，在相关运营停止时结束。签署国承诺在其使用安全区时尊重《外层空间条约》的自由进入原则，以及适当顾及原则。"

新规格：8月14日的信息征集书要求公司就其对Duffy备忘录中列出的FSP规格工作的兴趣、风险、能力和首选资助机制提供反馈。这些规格包括：

进度——反应堆应准备在2030财年第一季度（即2029日历年第四季度）发射。

质量——反应堆设计者可以假设使用能够承载高达15公吨的重型着陆器。（2024年4月，NASA宣布正在开发能够为Artemis月球任务运送高达15公吨货物的大型货运着陆器。）

功率——反应堆必须使用闭式布雷顿循环动力转换系统产生100千瓦电力输出。NASA指令称指定布雷顿循环是为了"降低风险并确保向更高功率系统的可扩展性。"

融资——指令称融资安排可能会改变，"NASA有权根据提议的行业能力授予合同价值"，并具有"潜在的行业成本分担（即，作为交换，行业在运营后拥有并运营反应堆电力）。"

NASA的内部变动：以下是2025年及8月4日指令中对月球FSP计划产生影响的NASA项目的一些变更。

指令称NASA的空间技术任务理事会（STMD）"应立即停止任何不支持[预期]招标书的FSP技术成熟工作，并将可用的2025财年资金调整用于支持招标书初始奖励金额。"

指令在NASA设立了一个新职位：裂变核能地表能源计划执行官，"以最大透明度直接向Duffy提供报告和更新"。曾任NASA格伦研究中心航空学主任的Steven Sinacore已被任命担任此职。

指令将FSP从STMD转移到NASA的探索系统开发任务理事会（ESDMD），该理事会将领导新的FSP计划（通过裂变核能地表能源计划执行官的新职位），"在总法律顾问办公室和采购办公室的支持下"。NASA该计划的人员编制限于"15名全职工程师等效人员"和"其管理团队的最小可行结构（MVS），由必要的公务员角色组成，并由灵活、有针对性的承包商专业知识支持"。精简的计划结构旨在"优先考虑敏捷性，减少重复，并专注于里程碑驱动的交付"，并"采用简化的内部批准途径，优先考虑决策速度以支持关键里程碑。"

特朗普为NASA提出的2026财年预算请求包括3.5亿美元用于"新的火星技术计划"，以"加速火星高优先级技术的开发"，其中包括FSP。资金设定从2027财年开始增长至5亿美元。

被取代的内容：早在2020年7月，NASA希望在2026年底前发射完整的FSP飞行系统。Idaho美国国家实验室担任主导角色，并发布了信息征集书，要求反应堆功率输出至少10千瓦，飞行系统质量2-3.5公吨。

到2021年11月发布招标书时，目标是40千瓦电力，最大质量6公吨，准备"在本十年末"发射。承包商完成了第一阶段工作，2024年1月，NASA预计在2025年发布第二阶段工作的公开征集。就在2025年1月初，其中一名获奖者——西屋电气与合作伙伴Aerojet Rocketdyne合作——宣布已获得合同继续第一阶段工作，开发其eVinci钠冷微堆的缩小月球版本。（转向新规格后，西屋电气现在将其AstroVinci描述为能够提供10至100千瓦电力范围，采用布雷顿或斯特林动力转换。）2022年的其他获奖者是洛克希德·马丁（与BWX Technologies和Creare合作）和IX（Intuitive Machines和X-energy的合资企业，与Maxar和波音合作）。

NASA格伦研究中心、洛斯阿拉莫斯国家实验室和INL的联邦研究人员团队一直在与2022年选定的承包商团队并行开展自己的40千瓦电力设计工作， specifically to compare two technologies—a gas-cooled Brayton cycle and a heat pipe Stirling engine.

这项工作旨在"指导未来的架构决策和技术投资"，已被停止。但今年早些时候，该团队发表了一篇论文，结论是两种系统都可行，斯特林选项具有质量和热优势，布雷顿选项具有简化架构。两种政府设计都超过了质量要求，约为7公吨。

这张2017年的照片显示了KRUSTY，由NASA格伦研究中心领导的使用斯特林技术的小型高富集度铀燃料Kilopower反应堆。（照片：NASA格伦研究中心）

FSP燃料——时间线：NASA的指令和8月14日的信息征集书都没有指定燃料或富集度。在过去10年内，高富集度铀在太空应用中失宠，高浓度低富集度铀成为首选燃料。

2017年，美国成功运行并测试了一个小型反应堆——KRUSTY，使用斯特林技术的Kilopower反应堆——由高富集度铀（纯铀-235）铸造的固体堆芯提供燃料。

根据NASA的说法，2020年3月，美国能源部的一项反应堆研究得出结论，HALEU FSP反应堆可以设计成与KRUSTY系统大致相同的重量。

特朗普2020年底的太空政策指令-6称，虽然太空使用高富集度铀未被禁止，但"应限于使用其他核燃料或非核动力源无法实现任务的应用。"

2021年11月，INL发布了一套关于FSP计划的常见问题解答，称"FSP反应堆仅限于铀燃料。不需要特定的铀富集度……对燃料形式或类型没有额外要求。不需要慢化剂。"

根据STMD FSP团队成员今年早些时候发表的关于40千瓦电力反应堆计划的论文，"根据STMD的指导，所有设计研究都假设使用[HALEU]，铀-235同位素富集至19.75%。"