美俄中竞逐月球核反应堆
摘要
美国、俄罗斯和中国正展开新一轮太空竞赛，竞相在月球部署核反应堆为基地供电。NASA计划2030年前实现目标，比俄中合作提前五年。核裂变因克服太阳能等传统能源局限而被视为最佳方案，但面临热管理、低重力、辐射等独特技术挑战。各方均对实现目标表示乐观，认为核能将为月球探索提供可靠动力。
“太空竞赛”再次成为头条新闻，这次的技术已具备21世纪的水平。与冷战时期的竞争类似，这场竞赛同样关乎实力展示——但这次是核能实力。
《电力技术》杂志的一篇新文章审视了美国、俄罗斯和中国为率先在月球上部署核反应堆为月球基地供电而展开的竞争，详细介绍了技术挑战和国际竞争。
NASA、Roscosmos和CNSA：NASA目前的计划设想在月球表面部署一个裂变反应堆，为阿耳忒弥斯登月任务的宇航员基地营地提供至少100千瓦电力以及热能。
与此同时，俄罗斯的Roscosmos正与中国国家航天局合作，为其计划的月球研究站部署反应堆供电。
美国官员希望在2030年前实现美国的目标——比俄中合作声明的目标提前五年。
以往技术：《电力技术》文章进一步解释了放射性同位素热电发电机(RTGs)、燃料电池和太阳能电池的各种局限性，这些技术此前曾用于为月球航天器和其他太空任务供电。这三种系统的局限性分别包括：难以扩展规模、需要补充燃料，以及无法在月球黑暗的南极工作（该地区因存在水冰而备受关注）。因此，文章指出，“核裂变已成为载人月球基地最可行、最持久的解决方案”。
诸多挑战：根据美国能源部的说法，目前的设想是通过火箭将完全建成的裂变反应堆运送到月球。这种运输方式将对反应堆的尺寸和重量产生限制，并在月球特殊环境中引入着陆、启动和运行的挑战。
由于缺乏空气和对流，月球环境将影响反应堆的效率。NASA计划使用闭式布雷顿循环系统进行余热排放和能量转换。但文章指出，在没有空气的情况下，余热排放“是一个重大的工程障碍”。热排放和热管理是Lockheed Martin正在攻关的关键问题之一，该公司通过Idaho美国国家实验室获得合同，开发月球反应堆设计。X-energy和西屋电气也拥有月球反应堆合同。
运行中的月球核反应堆面临的其他独特技术挑战包括：低重力、高宇宙辐射、无大气层、频繁的小型陨石撞击、磨蚀性尘埃以及极端温度。此外，月球上的任何反应堆都必须在宇航员仅提供最低限度维护的情况下持续运行。地球上没有任何核反应堆曾面临如此新颖的困难，因此这些对反应堆设计者构成了重大的新技术障碍。
雄心勃勃但可实现：文章引用了一位不愿透露姓名的美国能源部发言人的话：“2030年是一个雄心勃勃但可实现的目标。月球上的核反应堆将为恶劣环境中的研究和工业运营提供强大电力，从而促进发现和经济机会。”
俄罗斯和中国也对他们的月球反应堆计划持乐观态度。文章引用了GlobalData（《电力技术》的母公司）分析师Mohammed Ziauddin的观察：“俄罗斯使用较旧但可靠的技术，而中国使用较新但未经测试的技术；我认为这种组合可以成功，但美国仍能以正确的态度，更重要的是以正确的预算超越他们。”