美欲在月球建百千瓦核反應堆？專家表示操之過急

科技日報記者 劉霞

美國國家航空航天局（NASA）代理局長肖恩·達菲近日宣佈，將加快推進月球核反應堆建設計劃。據美國《紐約時報》及《政治報》網站8月5日報道，根據達菲的指令，NASA將啓動行業招標，擬開發功率為100千瓦的月球核裂變反應堆系統，並計劃於2030年前發射升空。

NASA稱，該核反應堆不僅是實現“阿爾忒彌斯”登月計劃的助推劑，更是“贏得新太空競賽的戰略籌碼”。但多位航天專家指出，儘管在月球表面部署核反應堆已非科幻小説中才出現的情節，但現有技術成熟度與如此激進的時間表明顯脱節，從核反應堆的工程設計到輻射防護，再到低重力條件下穩定運行，每個環節都面臨重大挑戰，要在5年內實現從圖紙到登上月球，這一跨越似乎“並不現實”。

助推月球探索

為什麼選擇在月球部署核反應堆？《紐約時報》的報道認為，這項技術將徹底改變人類在太陽系探索、遷徙和生存的方式。

達菲表示，這是實現宇航員重返月球計劃的關鍵一環。要建立月球基地，穩定能源供應至關重要。核裂變系統體積小、重量輕卻功率強大，能確保在月球和火星極端環境下持續運行。

與依賴太陽能的空間站不同，月球基地面臨獨特挑戰。NASA官網分析稱，月球夜晚持續長達14天，温度極低且完全黑暗；火星則常遭遇持續數週的沙塵暴。核反應堆可部署在月球永久陰影區（可能存在水冰資源處），也能實現全天候不間斷供電。

美國有線電視新聞網（CNN）在8月6日的報道中表示，這種持續供電能力對長期科考至關重要。NASA空間技術任務局技術演示項目主任特魯迪·科爾特斯也認為，不依賴太陽能的核動力系統，是保障月球可持續探索的極佳選擇。

值得注意的是，這場計劃的背後是美國對太空主導權旁落的擔憂。NASA某高管直言，美國加速推進月球核計劃，關乎贏得第二次太空競賽。CNN的報道披露，中俄兩國自2024年3月起已三次宣佈合作計劃，擬在21世紀30年代中期前建成月球反應堆。

達菲在記者會上稱，第一個在月球上擁有反應堆的國家或許可以宣佈建立一個禁入區，這會嚴重製約美國。

想法早已有之

美國探索月球核電站的腳步其實早已邁出。NASA自新世紀伊始就着手佈局太空核電系統，累計投入2億美元研發輕型裂變發電系統，可惜在發射方面至今尚無實質性突破。

NASA官網顯示，該機構曾授予洛克希德·馬丁、西屋電氣以及初創企業直覺機器公司各500萬美元的合同，推進“裂變地表發電”項目，開發40千瓦的月球核反應堆。但據《紐約時報》報道，這些方案都卡在了一個關鍵指標——6噸的重量紅線上，三套設計方案無一達標。

此次，達菲要求NASA徵求行業建議，以便2030年前發射一座100千瓦的核反應堆。因為NASA估計，月球和火星地面電力需求應至少為100千瓦，才能滿足棲息地運轉、生命支持系統、通信系統、科學實驗以及採礦和燃料生產等工業運營的需求。

美國《新聞週刊》的報道認為，月球核反應堆最有可能的設計是：使用鈾燃料的緊湊型裂變反應堆。該反應堆將構建多層屏蔽系統以保護宇航員免受輻射影響，使用斯特林發動機或其他熱電轉換系統，將核裂變產生的熱量轉化為電能。核反應堆可埋在月球風化層下，以進一步減少輻射暴露並調節温度，遠程控制和監控系統將確保其能在無人值守的情況下安全運行。

美國國家實驗室高級項目經理塞巴斯蒂安·科比西羅則表示，這不是科幻場景，隨着技術進步，月球核電站完全可行。

面臨諸多難題

儘管核反應堆在地球上發電已有70餘年歷史，但將一個核反應堆發射到月球上，讓其在寒冷黑暗的漫漫月夜持續提供大量能量，究竟還面臨哪些難題？能在不到5年的時間內逐一攻克嗎？

《紐約時報》透露，儘管科學家們確認“月球核電站並非天方夜譚”，但多數專家認為2030年前實現部署仍不現實。曾任職美國能源部的核能專家凱瑟琳·赫夫教授直言，這個時間表過於激進，甚至有些荒謬。就像在沙漠裏建發電站卻沒人用電——沒有月球基地，反應堆的意義何在？除設計和建造月球反應堆的必要工作外，僅審批流程就可能耗時數年。

另外，儘管美國太空探索技術公司（SpaceX）的“星艦”和藍色起源公司的“藍月亮”等新型着陸器理論上的有效載荷能達到15噸，但這些航天器尚在“襁褓”之中。

《新聞週刊》的報道也指出，雖然核能已用於“旅行者”號和“好奇”號等深空探測器，但在月球上部署核能卻面臨獨特挑戰，需突破核材料太空運輸的安全瓶頸、確保反應堆在月球表面高達310℃的晝夜温差和低重力條件下穩定運行，以及開發特殊的廢熱管理系統等。洛克希德·馬丁公司月球勘探副總裁凱文·歐則認為，開發能夠承受高温的材料也是月球核反應堆的建設難題之一。