据MIT Technology Review报道,美国国家航空航天局(NASA)宣布建造“太空反应堆-1自由号”(SR-1),计划在2028年底前发射一艘无人火星飞船,并于2029年抵达。如果任务成功,它将成为首艘由核反应堆提供动力的星际飞船,使前往火星及更远目标的飞行更高效、可能更快,并减少宇航员的耗时和宇宙辐射暴露。
NASA将该项目视为一项约20亿美元的投入。经过多年摇摆后,该机构选择推进核电力推进方案:利用自持的铀原子裂变反应产生中子并转化为热能和电力,再用电力电离气体,借助磁场将气体喷出以产生推力。美国能源部空间反应堆项目国家技术主管塞巴斯蒂安·科尔比西耶罗说,这种方式“推力很低,但效率很高”,因此可以长时间使用。
根据NASA SR-1项目主任史蒂夫·西纳科雷的展示,概念图中的飞船像一支巨大的带羽箭:尾部安装动力与推进系统,前端放置填充铀的反应堆,功率至少20千瓦;作为参照,地球上一座典型核电站的功率约为它的5万倍。箭羽状的大型散热鳍片把热量辐射到太空,为反应堆降温。
反应堆在获准随火箭升空前必须接受地面测试。英国班戈大学核未来研究所联合主任西蒙·米德尔伯格说,“安全通过发射过程将是一个挑战”,因为设备会经历剧烈振动和摇晃。出于安全考虑,反应堆将在发射约两天后、远离地球时启动。铀本身并不十分危险,但反应堆运行后产生的废料则另当别论。若按计划工作,SR-1前往火星的旅程约需一年。
在太空中运行核反应堆并非天方夜谭。苏联曾把数十座反应堆送入轨道,常用于为侦察卫星供电。专家认为,实现核空间推进不存在重大技术障碍。佛罗里达空间研究所航天工程研究员菲利普·梅茨格说,这是一项“非常可行”的技术,“很高兴看到他们终于在做这件事”。但过去75年里,美国启动并终止了多个相关项目,最近一个是NASA与国防部合作的DRACO,于2025年终止,原因包括实验成本高、无法在价格上与传统火箭推进竞争,以及难以确保地面测试安全有效。
NASA表示,正在建造SR-1反应堆的爱达荷国家实验室正取得进展,目标是2028年底发射。西纳科雷说,主要部件的采购正在进行,动力与推进部分的集成工作稳步推进。不过,这一时间表被业内视为激进。航空航天公司Analytical Mechanics Associates高级项目副总裁林赛·霍姆斯认为,推动因素之一是中国和俄罗斯的深空核能计划;两国曾谈到在2030年代中期把反应堆送上月球表面,为联合运营的月球基地供电。无论SR-1最终成功与否,其研发都应有助于NASA把反应堆送上月球,因为月球表面与太空一样是真空,两项技术大体相似。