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核动力有望为太空探索助力-【新闻】

发布时间:2021-05-28 17:15:56 阅读: 来源:手机座厂家

核动力有望为太空探索助力

核动力在太空探索中的应用已并非新闻。核能可以被用于加速行星际飞船,也可以为飞船上的设备提供能量。此前,火星号探测器引发了人们对核电池的浓厚兴趣。而最新消息显示,美国、俄罗斯都在积极研发核动力,为人类遨游太空提供更多正能量。

美国首次演示热管核裂变动力系统

据报道,美国洛斯阿拉莫斯国家实验室等机构的科学家日前首次演示了利用热管冷却小型核反应堆,借助平顶裂变实验产生了24瓦电力,并驱动了内华达国家安全网站设备的斯特林引擎。

热管技术是指1963年洛斯阿拉莫斯国家实验室发明的一种名为热管的传热元件。它充分利用热传导原理与致冷介质的快速热传递性质,被广泛应用在宇航和军工等行业。透过热管可将反应堆的热量迅速传递到热源外而无需运转部件。斯特林引擎是相对简单的封闭回路引擎,可利用压缩气体移动活塞,将热能转化为电力。两种设备相互配合能形成简单而可靠的动力供应,并有望应用于太空领域。

科学家将核裂变实验配置到现有的平顶实验中,允许基于水流的热管从铀中提取热量,并将裂变反应产生的热能传送至斯特林引擎。这是太空核反应系统产生电力的首次演示,实验中的核特性和热功率水平与空间反应堆飞行的理念十分相似,两者最大的区别在于斯特林引擎的输入温度还需要进一步提升,才能达到航天任务所需效能和功率输出。

大多数深空探测器需要600至700瓦特的电力,因而从测试模型到能实际应用还有很长的一段路。不过,这是自1965年以来美国首次尝试利用核能为航天飞行器提供动力。科学家表示,一个飞行系统或许需要若干个热管和斯特林引擎组成的模块才能产生大约1千瓦的电力。这次成功演示证明,可靠的核反应堆有望被用作新型太空飞行动力系统。

现今的太空任务通常会采用与一至两户家庭照明用电等量的电力供应,而更充足的动力源能有效提升任务采集数据传回地球的速度,并能为飞行器装载更多的仪器设备提供支持。科研人员也表示,小型、简单、轻便的核裂变动力系统或能增强未来的空间探索能力。而更值得一提的是,此次研究从开始构思到实验最后完成仅用了6个月,总花费也未超过100万美元。

俄罗斯研发核动力引擎顺利

近日,俄罗斯联邦航天署称,为太空飞行开发的兆瓦级核动力推进装置工程样机将于2017年研制成功。强大的核动力引擎将使人类长时间太空飞行的梦想走进现实。兆瓦级的核动力载人飞船将满足俄航天部门开展载人火星探测、星际旅行和为太空站提供服务的需要。

俄罗斯联邦航天署署长弗拉基米尔·波波夫金(Vladimir

Popovkin)表示,核动力飞船反应堆的台架试验最早可能于明年年初在圣彼得堡附近的索斯诺维博尔启动。两年前的2010年6月,时任总统德米特里·梅德韦杰夫批准实施以兆瓦级核动力装置为基础的空间运输和动力模块研究项目。

为此,梅德韦杰夫承诺拨款170亿卢布(约合34亿元人民币)确保该项目在2010年至2018年期间得以顺利实施。其中,72.45亿卢布(约合14.49亿元人民币)专门提供给俄罗斯联邦原子能机构建造反应堆。凯尔迪什研究中心(M.

V. Keldysh Research

Centre)将获得39.55亿卢布(约合7.91亿元人民币)资金用于建造核推进装置,而剩余的58亿卢布(约合11.6亿元人民币)将用于资助火箭和航天能源公司(RKK)设计运输和动力模块。

早在20世纪60年代,美国和苏联就开始了核动力火箭发动机的研究工作。

此次研究中,俄罗斯研究人员提出通过反应堆发电,而不是从发动机产生加热喷射流。反应堆的热气体将推动涡轮旋转,带动发电机和压缩机,从而形成推进剂的闭路循环。发电机产生等离子体发动机所需的电力,所形成的推力将达到化学发动机的20倍。

以兆瓦级核动力装置为基础的运输和动力模块能够保证相当于目前水平30倍的能源供应,而主火箭发动机所需的燃料只有当前水平的10%。

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