國外空間核動力技術發展現狀及啓示_風聞

來源：中國航天

薛翔1,2   王浩明1,2   王園丁1,2

（1.上海空間推進研究所；2.上海空間發動機工程技術研究中心）

**摘   要：**為了滿足未來太陽系邊界探測、深空軌道轉移和載人往返火星等空間任務的多元化需求，空間核動力技術應運而生，其可以突破常規能源推進方式的限制，大大提高推進系統的比衝，同時克服太陽能受限於太陽距離的問題，在深空探測領域具有廣闊的前景。空間核動力技術可以為航天器提供多種新型推進方式，主要包括核電推進、核熱推進，以及核熱、核電、化學能等的組合動力推進，還有一些正在論證的核能推進方式，如核裂變碎片、核脈衝、核衝壓。空間核動力通常包括核反應堆、能量轉換模塊和配套的推進系統，以及熱力和電力控制等輔助系統與桁架等結構模塊。

**關鍵詞：**空間核動力；核動力航天器；核電推進；核熱推進

一、

空間核動力概述

空間核動力主要是指能量來源是核能的空間動力系統，其衍生概念還包括空間核熱源、空間核電源，如圖1所示，但空間核動力主要偏向於空間核能推進系統。核能推進技術主要包括核電推進與核熱推進兩種方式，還有一些正在論證的核能推進方式，如核裂變碎片（利用磁場將可控核裂變過程中產生的高能裂變碎片沿同一方向噴射，從而產生推力），核脈衝（在火箭後面安裝推進盤，利用核彈爆炸的衝擊波推動火箭前進），核衝壓（利用大氣作工質，代替貯箱供給推進劑的核熱火箭），以及核熱/核電的雙模式推進。本文主要介紹核電與核熱兩種主要空間核動力形式。

圖1 空間核能應用能量轉換關係

核電推進是指將核反應堆的核裂變/聚變或者放射性同位素衰變產生的熱能通過熱電轉換產生電能，再利用電推進系統產生推力的推進方式。目前，大功率的空間核電推進系統均是依靠反應堆核裂變產生的熱源設計，一套完整的核電推進系統如圖2所示。空間核電推進系統通常由空間核反應堆、熱電轉換系統、熱排放系統、電源管理和分配系統、大功率電推進等子系統組成。

圖2 核電推進系統組成

核電推進系統中如何將核反應堆產生的熱能轉換為電推進系統所需的電能至關重要，典型的空間熱電轉換方式包括以布雷頓、斯特林和朗肯熱力學循環為主的動態轉換，以及以温差發電和熱離子發電為主的靜態轉換，如圖3所示。温差發電與熱離子發電的使用歷史悠久，技術相對成熟與穩定。美國早期的同位素航天器（包括“子午儀”4A軍用軌道衞星、“旅行者”1探測器等）和蘇聯BUK核反應堆衞星均採用温差發電方式，蘇聯TOPAZ空間核電源則採用熱離子發電方式。然而，靜態轉換形式的效率偏低，對於採用核裂變反應堆的大功率核電推進航天器來説，為了保持較高的功率密度，應儘量減少反應堆、輻射屏蔽層和廢熱散熱器等的體積、質量，需要進一步提高熱電轉換方式的效率。動態轉換的效率與靜態轉換相比有明顯提升，這也是目前俄羅斯、美國、歐盟的兆瓦級核電推進航天器均選擇動態熱電轉換方式的原因。在動態轉換方式中，斯特林循環的效率高，但不能很好地擴展到百千瓦以上的大功率系統；在兆瓦級大功率等級下，布雷頓循環在功率、效率、質量、壽命及可靠性的綜合指標上表現更好；朗肯循環在高效率與排熱温度上具有潛力，但兩相系統的設計是一個更大挑戰，技術成熟度較低。

圖3 不同熱電轉換方式

核熱推進是指利用核裂變產生的熱能加熱推進工質，並由推力室噴管加速噴射而產生推力的一種推進方式。核熱推進最簡單的模式如圖4所示，即在推進系統中只有一條主推進劑管路，液氫工質從儲罐中流出進入泵加壓，推動渦輪做功，還有一部分氫進入噴管冷卻套，此部分液氫的作用是冷卻噴管和預熱工質，兩條路徑最後都進入反應堆堆芯吸取大量熱量，並通過推力室及噴管高速噴出，從而產生推力。

圖4 核熱推進示意圖

二、

國外空間核動力技術發展現狀

（一）美國

美國在20世紀50年代率先投身於空間核電推進的研究，截至目前，美國已經發射了40餘個帶同位素電源的航天器。其中，百瓦級的同位素熱電轉換材料選用SiGe高温材料，電功率達到170W，熱端温度超過1000℃，已成功應用在“旅行者”1航天器上，壽命超過43年。這種空間同位素電源提供的電功率相對較小，而核電推進需要利用核反應堆的核裂變/聚變通過熱電轉換獲得更大功率的電能。

1955年，美國原子能委員會啓動了空間核輔助電源計劃（SNAP），並於1965年4月成功發射了人類歷史上第一個在軌運行的空間核反應堆電源——SNAP-10A，其採用温差熱電偶發電的方式為航天器提供500W的電功率，在運行43天后被永久關閉。此後，美國在太空任務發展規劃的優先級上不斷進行調整，空間核動力領域的有關研究雖繼續取得重要進展，如SP-100計劃、應用於運載火箭的核發動機計劃和“普羅米修斯”計劃等，但再也沒有進行實際飛行試驗和在軌應用。

1983年，美國為了提高空間能源供給和防禦蘇聯的導彈攻擊，啓動了“戰略防禦”計劃（SDI）。該計劃採用熱電偶熱電轉換技術作為發電方式，採用鋰冷快堆技術，設計輸出功率為100kW，使用壽命為7年，設計出SP-100空間反應堆。SP-100可以結合不同的空間推進器完成指定任務，使得核電源成為航天器重要的電源之一。

2002年，美國相關行政部門提出發展深空探測的計劃；2003年，美國國家航空航天局（NASA）提出了“普羅米修斯”計劃，公佈了“木星冰月軌道器”（JIMO）的部分設計參數，該任務計劃採用高温氣冷快堆作為堆芯，採用布雷頓熱電轉換方式作為發電方式，選擇離子推進器作為電推進系統，計劃在2015年設計出電功率為200kW、比衝大於6000s、使用壽命為20年的遠距離木星探測器。

2006年，由於美國將重點放在研究星表核反應堆（FSP）電源上，“普羅米修斯”計劃終止，但是美國在設計千瓦級核反應堆電源方面取得了重大突破，並在地面進行了同步實驗，驗證了星表電源在深空探測活動中使用的可行性。

2015年7月，美國發布了詳細的《NASA技術路線圖》，在核電推進技術方面將空間核反應堆電源劃分為3個功率等級：1~10kW的應用場景為科學任務總線電源與載人探測星表能源，10~100kW的應用場景為載人小行星探測等靈活路徑任務，1~5MW的應用場景為具有低質量密度要求（<5kg/kW）的載人火星探測任務。NASA在2020年發佈的《NASA技術分類》中分別在推進系統及空間電源與能源儲存分類下強調了空間核動力推進及空間核反應堆電源。

美國在空間中應用的涉核技術主要為放射性同位素電源，如2020年7月30日發射的“毅力”（Perseverance）火星車的動力即由多任務放射性同位素熱電發生器供應。目前美國最新的空間核動力計劃為千瓦級電源計劃（Kilopower），發電功率為1~10kW，2018年3月，“採用斯特林技術的千瓦級反應堆”（KRUST）項目的1kW演示機獲得成功，如圖5所示，成為40年來首個進行完全測試的空間核裂變反應器。

圖5 Kilopower 項目地面演示原理樣機

美國同樣在20世紀50年代也率先開始進行空間核熱推進的研究。1962年，美國啓動了火箭飛行器用核引擎計劃（NERVA），研製空間核熱發動機，任務目標是“為空間任務提供核熱推進的技術基礎”。美國建造和試驗了20餘台核熱火箭發動機試驗反應堆，完成6台核熱火箭發動機或推進系統的台架試驗，其中NRX-A3的試驗功率達到1165MW，NRX-A5/6的單次試驗時間達到62min，NRX-ETS-1則在1100MW下累積工作時間達到228min，比衝為825s。之後洛斯阿拉莫斯（Los-Alamos）實驗室在Kiwi反應堆的基礎上又進一步研發了更大功率的“太陽神”（PHOEBUS）反應堆，先後經歷了多個階段，最大功率達到4082MW，工作時間達到12.5min。NERVA計劃取得的成果達到並超過其原定目標，驗證了核熱火箭發動機是一種可行可靠的深空探測動力裝置。儘管NERVA核熱火箭發動機已經盡最大限度地使用可用於飛行的組件來生產和試驗，並且發動機也正準備與飛行器集成，但在進行太空飛行的夢想實現之前，NERVA計劃隨同其他耗資巨大的太空項目被尼克松政府取消。Rover/NERVR計劃的研究成果最終為核熱推進的發展奠定了堅實的基礎，目前為止，美國各型號的核熱火箭發動機都是在NERVA項目下研發的。

20世紀80年代末至90年代初，美國啓動了空間核熱推進（SNTP）項目，研究結構更為緊湊、推重比更高的空間核熱火箭發動機。空間核熱推進的應用方向包括高速攔截器、運載火箭上面級、軌道轉移飛行器（OTV）和軌道機動飛行器。SNTP項目提出的核熱火箭發動機技術指標為：推力89~356kN，比衝1000s，推重比25:1~35:1。按照原計劃，SNTP項目分為3個階段：（1）驗證顆粒牀反應堆用於空間核熱發動機的可行性；（2）完成空間核熱發動機地面演示驗證試驗；（3）完成空間核熱火箭發動機飛行演示驗證試驗。

1994年，在完成第二階段工作之前，SNTP項目被終止。

進入21世紀以來，隨着“空間探測新構想”的提出，NASA又重新大力推進空間核熱推進技術的研究。2007年1月，NASA委託火星架構工作組開始研究載人火星設計參考架構5.0版（DRA5.0），並於2009年正式發佈，如圖6所示。

圖6 美國DRA5.0基於空間核熱推進的“7次重型發射”載人登陸火星探測任務模式

2015年7月發佈的《NASA技術路線圖》中給出了核熱推進技術具體的工作參數：推力111kN、比衝900s、最長單次工作時間46min、累計工作時間85~102min等。

美國國防高級研究計劃局於2022年6月選中3家相關公司簽訂了大型核熱推進項目第一階段演示火箭的合同，包括專門從事空間基礎設施的初創公司Intuitive Machines、西屋電氣公司與洛馬公司。該項目的目標是支持“阿爾忒彌斯”月球探測活動的後期階段，推進核裂變技術研究，為航天器提供小型空間反應堆及其配套動力設備，將在2025年之前對近地軌道的熱核動力推進進行測試。

（二）俄羅斯

自20世紀50年代開始，蘇聯同期對空間核動力開展了廣泛且深入的研究，以BUK型温差熱電轉換的空間核電源為代表的動力裝置在“宇宙”系列偵察衞星中先後完成了數十次成功在軌應用。在此基礎上，蘇聯還成功發射了TOPAZ-Ⅰ型熱離子轉換核電源且實現在軌應用，並完成了TOPAZ-Ⅱ型核電源的全尺寸樣機研製及地面測試，為空間核動力的技術發展積累了大量經驗數據。隨着蘇聯解體，相關研究也由於經費不足而步入低潮。

進入21世紀以來，着力發展深空探測的國家戰略讓俄羅斯重新進行空間核動力研究。2008年4月24日，俄羅斯政府批准了《2020年前及以後俄羅斯聯邦在空間活動領域政策的原則》，表明俄羅斯政府對全面開展空間研究、探索和利用的重要需求，時任總統梅德韋傑夫批准了總值170億盧布的空間核動力系統計劃。俄羅斯有關方面經過技術論證，認為核熱推進研發成本過高且應用場景有限，而俄羅斯近年來在電推進方面取得的技術進步提升了核電推進方案的技術可行性，因而決定集中力量對大功率熱電轉換技術進行攻關，並與歐盟國家開展了廣泛的國際合作。

2009年12月，俄羅斯聯邦航天局宣佈，將開發用於行星間載人或無人任務的兆瓦級空間核動力飛行器，即運輸動力模塊（TEM），如圖7所示，由Keldysh研究中心和Energiya航天公司聯合設計。該兆瓦級空間核動力飛船由空間核電源系統進行供電，支持電推進系統實現深空探測任務，採用超高温氣冷快堆+閉式布雷頓循環發電+熱管/液滴輻射散熱的技術方案。該空間核動力飛船最早於2012年完成系統初步設計，迄今為止，又經歷了多次方案變化，對承重桁架設計、散熱系統配置、空間結構佈局等方面進行了調整完善。2018年10月，核動力發動機裝置的冷卻系統進行了地面測試；同年12月，Keldysh研究中心宣佈了在露天場所進行測試的準備工作。2019年，俄羅斯聯邦航天局稱其已經開發了設計文檔並測試了TEM模型的組件，Keldysh研究中心還因為該項目進度延誤被罰款1.5億盧布。2020年9月，俄羅斯軍火庫設計局（KB Arsenal）開始着手組裝核動力飛船，計劃在2030年前將第一艘核動力太空拖船送入軌道並開展飛行試驗。根據飛行計劃，第一階段，拖船將與有效載荷模塊停靠在太空中併到達月球，對其進行探測並將一顆研究衞星留在其軌道上；第二階段，拖船將繼續飛往金星並在途中進行補加氙氣燃料的測試，在金星上一顆研究衞星也將從有效載荷模塊中分離出來；而拖船本身與其餘的科學設備將進行引力機動，進入第三階段到達木星衞星的飛行任務，最終對其進行研究。

圖7 俄羅斯TEM核動力飛船

截至目前，TEM的工作已經移交給俄羅斯軍火庫設計局，以製造飛行樣機，但在Keldysh研究中心，核拖船推進系統、散熱器冷卻和自修復材料的工作仍在繼續。Keldysh研究中心負責人在近期對外公佈，TEM已經開始生產兆瓦級空間核電推進系統中的4台250kW霍爾電推進器，計劃於2024年進行地面測試。

（三）歐洲

歐洲在空間核動力領域的最新政策主要圍繞面向2030—2040年的兆瓦級國際空間核電推進（INPPS）飛船開展，現階段主要支持了DiPoP、DEMOCRITOS、MEGAHIT這3個項目的發展，在項目中充分開展國際合作。最新的DEMOCRITOS即“電推進系統轉換器、反應堆、輻射器、推進器演示驗證”項目由英國NN、德國DLR、俄羅斯Keldysh研究中心、意大利TAS，以及法國ASL、ESF、CNES等核領域和航天領域的專業研究機構合作開展，巴西IEA作為觀察員。技術路線為建立200kW的閉式布雷頓循環，將熱管輻射反應堆的熱量轉換成電推力器所需的電能。目前正在進行單機設計及地面演示驗證裝置基準測試初步設計，計劃在2025年前進行全系統試驗。

DEMOCRITOS項目目前已經完成了1MW量級核電推進太空飛船初步設計工作，並針對木衞二和火星探測任務給出了兩套整體方案，根據任務進行的空間環境與系統要求的不同，分別採用了不同的反應堆防護層和散熱器結構，最終目標為具備向木衞二運送12t貨物及向火星運送18t貨物的能力。

在法國的推動下，2019年，歐空局（ESA）發佈了最新的《空間核電源使用安全政策》，建立了適應最新發展要求的空間核動力領域的安全準則框架，為未來的基礎研究和工程應用奠定了政策基礎。

英國羅爾斯·羅伊斯公司於2023年2月公佈了空間微型反應堆的初步設計與空間核能推進方案，如圖8所示，該設備採用核裂變系統利用原子分裂過程中釋放的能量，在空間或星表基地提供動力。羅爾斯·羅伊斯公司已經與英國航天局達成協議，主要研究未來空間探索中的核動力方案。

圖8 羅爾斯·羅伊斯公司的空間核動力方案

三、

對我國發展空間核動力的啓示

錢學森早在1949年就率先提出了發展核火箭的構想，並於1958年在原北京航空學院設立了核火箭發動機系。其後，受國際應用趨勢和國內發展方向影響，相關研究一度陷入停滯。進入21世紀後，空間核動力推進逐漸被重新提上日程。空間核動力推進具有研發週期長、學科跨度大、技術難度高的特點，美國和俄羅斯進行了長期研究，但距離實際應用仍有一定差距。我國在該領域起步晚，存在不少技術空白，若要達到跟跑甚至領跑水平，利用空間核能推進技術實現未來遠距離深空探測目標，亟須梳理總結該領域當前遇到的技術瓶頸問題與發展趨勢。基於對國外空間核動力技術發展現狀的觀察與分析，可以得到多項對我國發展空間核動力的重要啓示。

（一）建立健全空間核安全評估體系

對於利用核能的新型空間推進方案，核安全在該技術是否可以投入實際應用上具有一票否決權。應當通過空間核反應堆安全防護技術，識別並歸納從發射、入軌到工作、返回各個階段可能發生的安全事故，建立故障概率評估模型，確定相應的安全要求與安全準則。針對影響重大的嚴重安全事故，如在軌失冷、發射掉落等，應充分進行理論論證，制訂應急安全措施預案，並反饋到空間核動力系統總體設計中，確保空間核動力的安全在可控範圍之內。與美俄已經具有空間核動力飛行器的在軌應用經驗相比，我國在該領域的實際應用尚處於空白，亟須建立適合我國技術水平的安全評估與安全管理體系，提高研發過程的安全性與透明度，減少民眾擔憂。

有關核動力航天器的國際規則主要是1993年的《關於在外層空間使用核動力源的原則》和2009年的《外層空間核動力源應用安全框架》，相關的國際規則談判工作正在開展。我國在發展空間核動力推進技術的過程中也應當合理預判空間核動力規則國際談判形勢，在戰略層面上對自身角色進行合理定位，確保我國空間核動力航天器應用發展的政策空間，積極參與、引導甚至主導國際規則的制定。

（二）識別關鍵技術與發展方向

1.空間核反應堆總體設計技術

不論是核電推進技術還是核熱推進技術，空間核反應堆作為能量來源，一般通過熱中子轟擊燃料的原子核引發核裂變鏈式反應釋放能量，與中子的時間、能量及空間分佈密切相關，反過來又對推進系統的整體性能產生直接影響。空間核反應堆與地面核反應堆具有明顯差異，要求質量更輕且結構緊湊，在出現一切事故的情況下反應堆都不能臨界。反應堆與高温換熱、廢熱排放等分系統之間還具有強烈的耦合相關關係，瓶頸在於耐高温材料及其加工工藝。空間核反應堆需要將工質在頭部極短的流程內瞬時加熱到工作温度，這對燃料芯體的功率密度、燃料元件與工質之間的換熱能力提出了更高要求，使得反應堆具有軸向流動温度梯度大、燃料元件結構承受工質的熱物性複雜等特點，給設計帶來了很大難度。應基於目前已有的數據與模型，利用高性能計算仿真技術，綜合考量功率、質量、工質温度、體積、壽命、反應性控制、臨界安全等各參數之間的匹配和制約關係，合理選擇燃料元件的佈置與結構、工質流道設置、反射層結構、反應性控制方式等，進行反應堆方案論證和設計，篩選確定轉化效率高、技術成熟度高、可行性強的系統方案。

2.高效緊湊式空間熱電轉換技術

熱電轉換作為核電推進的核心繫統，其將核反應堆的熱能轉換為能夠被直接利用的電能，針對未來空間核動力航天器對大功率電源的需求，為提高能量利用效率，保障深空探測任務的實施，必須發展高效、高可靠、功率密度大、與核反應堆靈活適配的熱電轉換系統。國際上典型空間熱電轉換案例中使用的方案與性能參數對比如表1和圖9所示，可以發現，當空間電源的需求功率小於1kW時，通常選用熱電偶轉換技術；當需求功率為1~10kW時，發展熱電偶轉換、熱光伏轉換、熱離子轉換、鹼金屬轉換或斯特林發動機更加合適；當需求功率為100~1000kW時，建議發展熱離子轉換、朗肯循環和布雷頓循環熱電轉換技術；當空間電源的需求功率大於1000kW時，磁流體轉換是更為合適的熱電轉換方式。在3種效率更高的動態熱電轉換方式中，斯特林循環效率相對較高，但不能很好地擴展到百千瓦以上的大功率系統；對於百千瓦至兆瓦級的大功率熱電轉換系統來説，採用朗肯循環形式能夠獲得相對更高的功率密度，但空間環境下的兩相系統設計是一個更大挑戰，技術成熟度較低；採用布雷頓循環形式的兆瓦級大功率熱電轉換系統在功率、效率、質量、壽命及可靠性等綜合指標上均具有優勢。目前國際公開的設計方案中兆瓦級空間熱電轉換系統均推薦使用布雷頓循環形式，兆瓦級功率輸出條件下布雷頓循環的系統功率密度還能進一步超過朗肯循環。

表1 各種空間熱電轉換技術對比

圖9 典型空間熱電轉換系統方案對比

3.大功率空間輻射散熱技術

在空間環境中，系統廢熱只能通過熱輻射的方式進行排散，而輻射散熱器佔據了系統絕大部分的空間結構，必須通過提高輻射散熱器的性能來減小整個推進系統的質量和尺寸。目前航天器可以封裝的可展開輻射散熱板最大面積已經從美國“普羅米修斯”計劃設計的542m2提升至“航天發射系統”（SLS）重型運載火箭公佈的2500m2，空間大型可展開散熱器的材料選取、結構設計與作用機制仍存在難點。整套大型可展開散熱系統需要滿足發射和運行過程中的負載要求，同時通過可伸縮的桁架提供足夠的剛度以避免干擾其他系統運行。當前，熱管式和泵驅動中高温流體迴路式散熱系統具有較好的基礎，但是存在系統質量大且只能通過增大散熱面積擴大散熱量等缺點。液滴散熱器具有更高的散熱效率，其中作為熱載體的工作液體通過液滴發生器的噴口直接進入空間飛行一段距離，通過輻射放出熱量，然後被液滴收集器回收，將是未來技術研究的重點，如圖10所示。當空間核電源與大功率電推力器組合使用時，電推進系統同樣面臨散熱問題，應該統一考慮整個航天器的輻射散熱設計，有利於降低系統整體質量和尺寸。

圖10 俄羅斯TEM核動力飛船液滴散熱方案

4.空間核反應堆芯體材料選型與製造工藝

雖然與常規推進劑相比，核燃料的能量密度極高，不存在犧牲載荷的問題，但是空間中需要對反應堆的能量釋放速率進行安全、精確、可靠控制，因而對芯體材料的選擇與構型提出了極高的要求，應能夠在高温、腐蝕、輻照的環境下穩定工作。一方面，反應堆燃料的工作温度與能量轉換效率密切相關，燃料元件需要在儘可能高的温度下保持優良的力學性能和熱學性能；另一方面，有效傳遞到能量轉換機構的熱量決定了空間核動力裝置的功率，用於強化工質換熱的結構元件需要保持長時間的耐輻照可靠性及與高温工質的相容性。在材料選型的基礎上，還需進一步對燃料芯體的成分配比與粉末製備工藝、結構元件的密封焊接工藝等進行深入研究，最終掌握空間核反應堆芯體制造工藝。

5.輕質高效核輻射屏蔽技術

在空間核反應堆的利用過程中，需要對堆芯進行有效的輻射屏蔽，由於不同材料能夠屏蔽不同種類的射線，一般通過多種材料複合的方式獲得輕質高效的核輻射屏蔽層。例如，γ射線能夠在具有高原子序數的貧化鈾或鎢材料中迅速衰減，而熱中子則能夠被碳化硼或氫化鋰等含有輕元素的材料來慢化和吸收。不同材料之間具有不同的耐温性能及輻照腫脹特性，需要在綜合考慮輕質化要求的基礎上，對複合層進行合理設計，避免層面脱落破壞屏蔽。

（三）提升研發的經濟性與實效性

時代的發展對此類大體量涉核研究的經濟性與實效性都提出了更高的要求，世界各國在充分利用現有陸地核反應堆技術的基礎上，普遍採取國際合作和民間融資的方式，均攤研發風險，提高研發效率。以美國Kilopower項目為例，NASA在分系統中廣泛採用包括斯特林發電機在內的成熟商業組件，有效提高了總體方案的可靠性。近年來，國際政治局勢和經濟形勢發生重大變化，我國更應積極推動空間核動力發展，在缺乏國際合作的情況下充分利用民間資本與技術，特別是適當放開非核動力組件，利用我國商業製造能力優勢促進總體研發能力的提升。

在動力系統試驗中廣泛採用非核試驗，降低試驗難度和維護成本，在沒有輻射安全風險的前提下，通過電加熱模擬核反應堆對動力組件的熱可靠性進行充分論證。在空間堆系統試驗中對輻照特性進行測試，建立完善的核輻照仿真方法，儘可能在涉核試驗前提高技術成熟度，將失敗甚至泄漏風險降至最低。

四、

結束語

面向未來超遠距離的深空探測任務，空間核動力憑藉其高比衝、大推力、長壽命等特點，成為此需求下目前最為可行的空間推進方案，尤其是利用核能熱電轉換與電推進系統共同實現的核電推進方式。

目前，大多數國家都涉足了空間核動力方案的探索，尤其是美國、俄羅斯等航天強國。綜合各國的技術發展路徑和最新研究成果來看，由於空間核動力具有極高的能量密度和運行穩定性，發展空間核動力飛行器是未來深空探測的必由之路。各個國家也根據自身技術條件確定了適合自己的發展路線，大功率核電推進逐漸成為近年來該領域的主流選擇。

目前，我國在空間核動力領域還尚未有國家層面的發展規劃出台，技術儲備仍然比較薄弱，相關的科研力量也較為分散。雖然相關機構在各個子系統的重點技術方面進行了一定的理論可行性研究與性能提升工作，但仍然缺乏系統級的統籌協調，難以形成研究合力。我國現階段亟須在充分論證的基礎上建立中長期規劃，重視空間核動力技術的發展，儘早建立健全空間核安全評估體系，識別關鍵技術及發展方向，同時提升研發的經濟性與實效性。（本文原刊載於《中國航天》2023年第11期）