美国宇航局造核动力飞船 可抵太阳系任何区域
2014-12-01 14:02:24   来源:化石网   评论:0 点击:

据国外媒体报道,美国宇航局的科学家们正致力于研制以核动力为主要能源的宇宙飞船来执行深空探索任务,目前使用的火箭动力系统都是基于上个世纪的化学能燃烧。美国宇航局的相关科学家透露:该机构已经着手对

    据国外媒体报道,美国宇航局的科学家们正致力于研制以核动力为主要能源的宇宙飞船来执行深空探索任务,目前使用的火箭动力系统都是基于上个世纪的化学能燃烧。美国宇航局的相关科学家透露:该机构已经着手对未来空间动力进行研究,并借鉴过去深空探测器的发展启示。对于小型核动力装置技术状态而言,研究人员认为已经掌握了相关技术标准,希望有一天小型核动力能源可以用于深空探测器。

 

 

科学家设想的核动力宇宙飞船对木星进行探索

 

 

美国洛斯阿拉莫斯国家实验室的工程师正打造核动力发动机原型机

 

    美国宇航局设计的新型空间飞船动力系统来源于斯特林发动机技术,该发动机发明于19世纪,采用了气体受热膨胀到降温压缩的原理进行对外做功,推动活塞运动。航天工程师们在新型引擎的开发上也使用了相同的原理,将1963年由洛斯阿拉莫斯国家实验室开发的“热管技术”进行新的技术创新,将其作为航天动力引擎的一部分。根据洛斯阿拉莫斯国家实验室的研究人员在一份新闻稿中透露:来自美国宇航局和能源部的研究人员表明采用现有的核能技术可以制造出一种性能上可靠的核反应堆体,并用于宇宙飞船作为动力系统。

 

    新型宇宙飞船搭载的核动力引擎将使用一个重量为五十磅的铀核电池产生热量,并带动八具斯特林发动机产生大约500瓦的功率,目前用于测试的引擎原型机可产生24瓦左右的功率,但深空探测器所需要的动力系统通常要求能输出600至700瓦功率的发动机。整个空间宇宙飞船核动力原型机被命名为演示性使用裂变动力平台,该验证机也是自1965年以来科学家们首次展示用于空间宇宙飞船的核反应堆能源系统。

 

    来自美国洛斯阿拉莫斯国家实验室相关视频信息显示,在过去的五十年间,由热管效应产生的能量源几乎被用于各领域,从电子产品到阿拉斯加的管道项目。斯特林发动机是一种结构相对简单的闭环式引擎,其工作原理是使用加压气体推动活塞做功,将热能转换为电能。热管系统的构造也简单,并能为深空探测器提供可靠的电力供应。根据美国宇航局格伦研究中心的科学家马克·吉布森(Marc Gibson)介绍:“热管技术与斯特林发动机都被用于测试,代表了一个可用于空间宇宙飞船的动力模块。一艘宇宙飞船可采用多个这样的模块组成动力系统,可产生大约一千瓦的电力。”

 

    另外,洛斯阿拉莫斯国家实验室的工程师也强调空间核技术能被开发利用,其优点在于结构并不复杂,核能技术也较为成熟。科学家们认为用于宇宙飞船的核反应堆在达到实际应用标准前应该具备正常工作的状态,并可将发射对核反应堆造成的不利影响降至最低。洛斯阿拉莫斯国家实验室的项目主任帕特里克·麦克卢尔(Patrick McClure)认为结构简单、轻量化的小型核裂变反应堆动力系统可能在一定程度上增强人类空间探索的能力,希望这样创新的动力系统很快被应用于对外层空间的探索任务中,配备核动力系统的宇宙飞船将有能力探索整个太阳系。

 

    在过去的几十年内,美国宇航局已经使用钚-238放射性同位素电池作为深空探测的能量来源,其中包括旅行者系列行星际探测器、卡西尼号土星探测器,前者目前已经飞抵太阳系的边缘地带,准备进入星际空间,后者正位于环土星轨道上开展探索任务。但到了八十年代初期,美国航天工业开始陆续关闭钚元素燃料的生产线,到了1992年已经没有产生新的钚-238。现在正位于火星赤道以南地区的好奇号火星车也使用了这款放射性同位素电机,钚-238的存储量正在逐渐减少。因此,美国宇航局将面对核燃料短缺的局面,未来的行星际探测器需要新的动力源。

 

腾讯科学(Everett)2012-11-30

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