摘要：美国国家航空航天局（NASA）希望在下一个10年内在月球上建立一座核电站，并最终将这一计划推广到火星。该项目旨在解决月球夜晚期间的能源需求，并为月球和火星表面提供高功率能源。由于竞争国家也在开展类似项目，该计划被列为美国国家安全项目，并被列为优先事项。根据由现
美国国家航空航天局（NASA）希望在下一个10年内在月球上建立一座核电站，并最终将这一计划推广到火星。该项目旨在解决月球夜晚期间的能源需求，并为月球和火星表面提供高功率能源。由于竞争国家也在开展类似项目，该计划被列为美国国家安全项目，并被列为优先事项。根据由现任代理局长肖恩·达菲（Sean Duffy）签署的计划，NASA总部发布了一项方案，提出设立一个新的职位——“核裂变地面电力项目主管”（Fission Surface Power Program Executive），由其负责监督这一项目，并计划在未来8个月内向多达两家工业供应商授予合同，以推动该项目的进展。
“增强美国太空国家安全能力”
这项计划是白宫一项更大范围倡议的一部分，名为“部署先进核反应堆技术以服务国家安全”（Deploying Advanced Nuclear Reactor Technologies for National Security）。其目标是：“支持未来的月球经济、在火星上实现高功率能源生成，并增强美国在太空中的国家安全能力。”该倡议呼吁快速响应，并指出已有竞争国家在发展类似计划。NASA于7月31日发布的文件指出：“自2024年3月以来，有竞争国家至少三次宣布计划在2030年代中期之前在月球部署核反应堆。谁若率先完成，可能宣布设立‘禁入区’。美国若非第一个抵达，这将严重阻碍美国在阿耳忒弥斯计划中预定的驻月部署。”
NASA的“阿耳忒弥斯计划”旨在阿波罗登月计划结束50多年后重返月球，这次是为了建立长期存在并持续开展人类探索的基地。重点区域是月球南极，因为那里可能存在水冰资源，可用于支持未来基地。从月球起步，NASA计划最终将宇航员送往火星。要实现这一长期任务，NASA表示，支持技术运转和生命保障系统所需的地表电力至少达到100千瓦（100kW）。
NASA将月球核电站计划的目标称为“裂变地表电力”（Fission Surface Power）系统。 其文件指出，月球核电计划旨在解决载人任务中现有技术的两个不足之处：“确保系统能够在月球夜晚期间生存并运行”；“为月球和火星表面提供高功率能源生成”。简单来说，该计划就是为了维持人类探险者的生存及开展科研活动所需的技术运转。“月球的夜晚持续两周。基本上是两周白天，两周黑夜。既冷又黑，因此太阳能无法在所有重要探索区域中发挥作用。”美国空军退役少将、Axions公司董事长兼首席执行官约翰·M·奥尔森（John M. Olson）表示。
NASA文件提出，相关技术应在2030年第一季度准备好发射。事实上，NASA从2000年起就已对这项技术进行投资。据文件称，该机构已在研究上投入了2亿美元，但始终未能研发出可实用的成果。如今，特朗普总统提出的2026年预算请求，将火星技术列为优先事项，指定3.5亿美元预算，后续追加至5亿美元，以推进将美国宇航员送往火星的任务。
月球核电站技术难点如何？
核反应堆技术将彻底改变人类在太阳系内旅行和居住的能力。许多NASA的机器人探测器功率非常有限，只相当于几个白炽灯泡的能耗，这限制了其搭载的科学仪器的能力。国际空间站依靠大片太阳能电池板供能，但对于月球来说这并不现实，因为月球“夜晚”持续两周。火星更远，阳光更弱，更是如此。核反应堆还可以支持更快速、更高效的推进系统。将放射性能源送入太空并不罕见。1977年发射的旅行者一号和二号探测器，至今仍由钚供电，其放射性衰变产生的热量被转化为电能。但这种钚能源更像是电池，而不是地球上的核电站。裂变（即铀原子链式裂变）释放的能量远超太阳能板或钚热源。
不过，月球反应堆与地球上的不完全一样。首先，它必须足够小、够轻，能装进火箭。2022年，NASA和爱达荷实验室授予三家公司初步设计合同，目标是建造一个输出功率40千瓦的月球反应堆。这三家公司分别是洛克希德·马丁、西屋电气公司（Westinghouse）、Intuitive Machines + X-energy联合团队。但这三家公司都未能将其设计控制在目标重量——6吨以内。“目前的技术根本做不到。”Intuitive Machines的核太空项目执行主任文森特·比拉多（Vincent Bilardo）说。他指出，一个40千瓦的系统至少重9到10吨。若将功率增至100千瓦，系统会更重。X-energy的负责人约翰·肯尼迪（John Kennedy）说，虽然反应堆本身不会重太多，但辐射防护罩和热电转化装置这样的设备就得更大。不过，达菲的指令指出，搭载该反应堆的月球着陆器将拥有15吨的载荷能力。
此外，出于安全考虑，反应堆必须等到到达月球后才启动。月球没有空气或水，白天表面温度高达121°C，夜间低至-240°C。温控将是一大挑战，通常的设计包括通过大型散热器来排热。洛克希德·马丁月球探索副总裁凯文·奥（Kevin Au）则表示，最大的技术难题是开发能承受高温的材料，用于将热能转化为电能。
NASA一名不具名高层表示：“代理局长已经非常明确，我们需要比阿波罗计划更宏大、更大胆。”“所有事情都需要电力。”他补充道。NASA技术政策前副主管巴维亚·拉尔（Bhavya Lal）表示，一个反应堆加上一公斤铀，可以释放出“一整列满载煤炭的火车”那么多的能量。她在与Aerojet Rocketdyne前高管罗杰·迈尔斯共同撰写的白皮书，呼吁在2030年前完成一次太空核反应堆演示项目。“这将改变范式。”
计划具体时间表
对这一庞大的月球核电站计划，NASA的时间表看起来非常乐观。根据NASA相关文件的说法，在接下来的一个月内，探索系统开发任务理事会的副署长将任命“核裂变地面电力项目主管”人选，全面负责该项目的推进。在60天内，NASA将开始寻求可以协助建设月球核电站的商业供应商。奥尔森认为，这不仅对维持美国在太空的领导地位至关重要，也能推动私营工业的发展。“从地球的角度来看，继续利用核能技术的发展成果具有重要意义。”他说，“这是安全且非常可行的核能方式。”
文件还提及更进一步的时间表：“阿耳忒弥斯2号”环月飞行任务预计不早于2026年2月，其成败也将影响后续进度。截至目前，SpaceX的“星舰”尚未成功进入轨道，数次在得州的试飞都以失利告终。而如果SLS火箭、“猎户座”飞船（Orion）及SpaceX的“星舰”（Starship）载人登月器都能及时准备就绪，阿耳忒弥斯3号计划最快于2027年将宇航员送上月球。
不过，一些外部专家认为，在2030年前建成并发射反应堆并不现实，也有些让人困惑，因为NASA当前并没有迫切需要核能的月球项目。“即便目标本身值得做，这也真是个激进且不现实的时间表。”能源部前核能官员、伊利诺伊大学教授凯瑟琳·赫夫（Kathryn Huff）说，“据我所知，这个计划的初衷是为一个前哨站供能。但如果没有前哨站就搞核电，听起来有些荒唐。”她指出，除了建造核反应堆，还要完成一整套发射审批流程，光是这些就要几年时间。NASA官员则回应称，2030这个时间点是为了制造“紧迫感”。“如果我们把目标定得太远，就永远达不到。”
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