難題重重！美國月球核反應堆計劃遭遇“攔路虎”

【環球時報綜合報道】美國國家航空航天局（NASA）代理局長肖恩·達菲不久前宣佈，將在2030年前將100千瓦級核反應堆部署在月球表面，從而“確保美國在載人登月領域的領先地位”。但美國“太空”網站8月31日稱，NASA此舉面臨諸多技術領域的新挑戰。

達菲為NASA此前構想的月球核反應堆項目設定了具體時間表，並要求在60天內徵詢業界意見，尋找有能力在2030年前運送核反應堆到月球的企業。“太空”網站稱，當人類開始深空探測時，學會利用當地資源對於維持地球外的生命系統至關重要，“一切可以從距離地球最近的月球開始”。月球探測需要核能作為穩定的能源供應，因為在寒冷和持續的月夜中，太陽能電池無法發揮作用。NASA計劃優先考慮核裂變反應堆作為提取和提煉月球資源所需的動力。

該核反應堆可能會成為美國領導的國際月球基地的電力來源，支持宇航員在月球表面的長時間駐留。但NASA此前的計劃是研發40千瓦級月表核裂變發電系統，計劃於本世紀30年代初期在月球部署，如今核反應堆的功率“翻倍”，意味着其體積和重量都會大幅增加，尤其是需要極大增厚防護屏障，對於現有航天器的運載能力是非常大的挑戰。

在月表部署核反應堆的難題還不止於此。報道稱，為了促進人類對月球的可持續探索，利用水和氧氣等當地資源進行生命維持，使用氫氣和氧氣作為航天器的燃料，可極大減少需要從地球帶來的原材料數量，從而大幅降低成本。目前NASA計劃利用核反應堆提供的電力大規模電解水，從而獲得足夠的氫氣和氧氣。但這意味着核反應堆的部署位置必須靠近可供開採的月球水冰資源，“目前NASA還沒有月球表面水冰資源的分佈圖”。報道稱，儘管國際天文學界已經普遍認為，月球北極和南極永久陰影區域的隕石坑內有大量可供開採的水冰資源，此前多國月球探測器的研究結果也間接提供了證明，但目前還沒有探測器對月球水冰資源展開直接採樣分析，更談不上對月表進行全面勘察。

報道稱，好消息是NASA正在展開的一系列月球探測器項目“可以相對較快地獲得月球水冰的分佈信息，幫助科學家查明哪些水冰資源值得勘察”。NASA完成了揮發物調查極地巡視器（VIPER）的建造，這種無人月表漫遊車原本是為了對月表水冰層進行採樣分析並繪製首份月球水資源地圖而研製的，它已經通過了所有環境測試，只是由於相關項目在2024年被取消，目前它正在等待前往月球的旅程。“如果有足夠的資金，NASA可能會在一兩年內獲得月球南北極的水冰分佈數據。”

此外，即便NASA確定了在月球部署核反應堆的地點，還需要確保對它們進行充分的保護。由於月球表面接近真空，沒有介質導致核反應堆無法通過熱對流和熱傳導的方式向外界釋放裂變反應產生的熱量，只能通過效率最低的熱輻射進行散熱，因此月球表面的核反應堆需要面積相當大的散熱片。而且月球又非常容易遭到隕石襲擊，因此月表的核反應堆以及配套的散熱設施都需要額外的加固。

同時當航天器在月球表面降落時，減速發動機噴射的尾流會帶動月球表面鬆散的月壤衝擊靠近着陸點的任何設施。研究發現，月壤顆粒邊緣非常尖鋭，它們夾雜在高速尾流中對周邊物體的傷害相當強烈。NASA已經確認這種噴射尾流會對附近設施造成嚴重影響。1969年“阿波羅12”號飛船降落在距離“勘測者3”號探測器約163米的地方，結果美國宇航員發現，探測器表面在發動機尾流沖刷下明顯受損。美國計劃展開的新一代“阿爾忒彌斯”載人登月計劃配備有更大的月球着陸器，將產生比“阿波羅”飛船更猛烈的尾流衝擊。因此月球表面的任何人造設施都需要考慮飛船着陸時的影響。報道稱，利用月球表面的自然地形或將重要設施佈置在巨型石塊後面可能是一種臨時解決方案。考慮到核反應堆的重要性，它們的部署地點需要遠離起降場。未來月球基地還需要設立專用的飛船發射場，後者與月球基地以及核反應堆的距離和位置關係都需要詳細研究。（陳山）