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法意联手研发月球核反应堆 太空能源竞赛升级

法国核能企业法马通公司近日与意大利新技术、能源和可持续发展署(ENEA)达成合作,双方签署谅解备忘录,将联手研发适用于月

法国核能企业法马通公司近日与意大利新技术、能源和可持续发展署(ENEA)达成合作,双方签署谅解备忘录,将联手研发适用于月球极端环境的核裂变反应堆先进技术,旨在为未来的月球定居点提供能源支持。法马通指出,核反应堆具备在恶劣条件下长期稳定运行的能力,能提供可靠持续的电力,尤其是在漫长的月夜期间,这对于人类在月球持续生存至关重要。该备忘录的合作内容涵盖三大领域:研究反应堆燃料以提升效率与安全性;开发可耐受太空极端条件的新材料;以及运用增材制造技术生产反应堆部件。

当前,全球多国正积极探索利用核能为未来月球基础设施及定居点供能。法马通强调,此协议标志着太空探索与月球资源可持续利用迈入关键阶段。提升月球表面核反应堆技术的成熟度,将扩展欧洲的知识储备与能力版图,对人类重返月球竞赛及筹备未来火星任务具有重大意义。

意大利在月球探索和建立永久基地方面雄心勃勃,对月球能源供应研究尤为积极。2024年,意大利国家航天局正式启动了Selene(月球核能系统)项目,目标是开发小型核裂变反应堆,为月球定居点提供稳定电力。该项目的牵头机构正是此次与法马通合作的ENEA,该机构是意大利国家级的跨学科公共科研机构。

在月球部署核反应堆电源虽构想美好,但挑战重重。月球缺乏大气层,存在极端温差和漫长的昼夜交替。

据《中国航天报》报道,随着载人登月成为未来十年空间任务的核心,以及载人登火和深空探测任务纳入远景规划,人类对空间核反应堆电源的需求日益迫切。月表寒冷月夜长达14天,两极光照变化剧烈,陨石坑永久阴影区终年无光,火星沙尘暴常持续数月。在这些严酷环境下,太阳能发电已难满足需求,燃料供应亦十分有限,难以可靠支持航天员长时间驻留。

核反应堆电源将核反应堆产生的热能转化为电能,其优势在于不依赖光照,可在深远空间、日照阴影区、尘暴、高温及辐射等特殊环境下全天候工作;适用功率范围广,可覆盖千瓦至兆瓦级以上输出;且储能高、重量轻、体积小,非常适合中高功率空间任务。

美国一直将核反应堆电源视为月球、火星等星球表面基地能源的首选方案。据多家美媒今年8月报道,美国交通部长兼国家航空航天局(NASA)代理局长肖恩·达菲宣布,美国将加速推进月球核反应堆建设计划,目标是在2030年前完成一座100千瓦级核反应堆的发射与部署。

然而,有外媒援引航天业内人士观点称,现有技术成熟度与如此激进的时间表明显脱节。从核反应堆工程设计、辐射防护到低重力环境下的稳定运行,每个环节都面临重大挑战,“要在5年内实现从图纸到登上月球?根本不现实。”

《中国航天报》分析指出,美国欲在月球表面运行核反应堆电源,仍面临诸多技术挑战,涉及核反应堆、电力转换、散热及空间飞行等关键技术。尽管这些领域均有相对成熟的方案,但目前尚无任何公司具备全部能力,例如核反应堆研发公司往往缺乏航天设备或电力转换系统的开发经验。这需要联合各部门组建专门团队,整合工程技能,开发系统所需的所有技术,并满足通信设备、传感器、热传递等方面的苛刻指标。

此外,空间核反应堆电源发展历程中曾发生数次事故,其安全性也备受关注。

分析人士认为,美国加快建设月球核能系统,意在为未来长期载人探月和火星探测任务奠定能源基础,同时在新一轮太空竞赛中抢占先机。

截至今年4月,已有17个国家、国际组织及50多个国际科研机构加入由中国发起的国际月球科研站合作。

中国工程院院士、中国探月工程总设计师吴伟仁此前接受新华社采访时表示,国际月球科研站是一个长期自主运行、短期有人参与、可扩展、可维护的综合性科学实验设施。它将具备地月往返、能源供应、中枢控制、通信导航、月面科考和地面支持等能力,持续开展科学探测研究、资源开发利用、前沿技术验证等多学科、多目标、综合性科学与技术活动。国际月球科研站建设计划分两步走,于2035年前完成基本型建设,2045年前完成拓展型建设。

俄罗斯国家航天集团总裁尤里·鲍里索夫2024年曾透露,考虑与中国合作,在2033年至2035年间在月球建造核电站,以期为未来月球定居点的建设奠定基础。

国际文传电讯社今年5月报道称,俄罗斯国家航天集团与中国国家航天局已签署关于建设月球核电站的合作备忘录。俄罗斯国家航天集团在声明中表示,该核电站将对国际月球科研站项目做出重大贡献,科研站预计于2036年完工。声明还称:“该站将进行基础空间研究,并测试国际月球科研站的长期无人操作技术,展望人类在月球上的存在。”