洛克希德-馬丁公司被選中建造核動力深空探測器
根據一份價值3370萬美元的空軍研究實驗室(AFRL)合同,洛克希德-馬丁公司正在為”軌道核聯合新興技術供應”(JETSON)大功率計劃開發下一代核反應堆動力航天器。
JETSON 太空船的藝術家概念圖圖/洛克希德-馬丁
隨著越來越多的太空任務延伸到太陽系內部之外,任務持續時間也從數年延長到數十年,要找到為這些太空船提供動力和推進的方法,就必須跳出固有的思維模式。60 多年來,化學火箭和太陽能電池板為航太工程師提供了良好的服務,但在太空時代開始時,這些設備的運作已經接近其理論極限,而前往木星的任務也是它們所能達到的極限。
任何超越木星軌道的任務都必須依靠某種形式的核動力來運行其係統,而該區域的化學火箭只能透過限制有效載荷和使用複雜的彈弓軌道來提高到達目的地所需的速度,從而推動航天器。
洛克希德公司與Space Nuclear Power Corp(SpaceNukes)和BWX Technologies, Inc. (BWXT) 合作開發的JETSON 迄今已進入初步設計階段,如果獲得批准,還將進行關鍵設計審查。其目標是將核分裂反應器與洛克希德公司LM2100 衛星上使用的電力推進霍爾推進器結合。
按照目前的形式,JETSON 太空船由探測器箱內的反應器和後面的散熱器組成。從這裡伸出一個吊桿,使電子設備和霍爾推進器盡可能遠離放射性電源。
該反應器基於NASA 和美國能源部2018 年的”使用斯特林技術的千功率反應器”(KRUSTY)示範項目,使用直徑為6 英寸(15 厘米)的固態鑄造鈾235 堆芯作為燃料,堆芯周圍有一個氧化鈹反射器。一根碳化硼棒啟動和停止反應堆,而反射器則捕捉逸出的中子並將它們彈回核心。
為了安全起見,反應爐一直處於關閉狀態,直到太空船進入安全軌道後才會啟動。一旦開始運行,反應器產生的熱量將用於為一組斯特林熱機提供動力,斯特林熱機通過在封閉循環中壓縮和膨脹氣體來工作。這樣可產生高達20 kWe 的功率,是目前太空船太陽能板功率的三倍多。
這不僅能大大延長深空探測器的壽命,還能為霍爾推進器提供動力,霍爾推進器能緩慢而穩定地將太空船加速到足以逃離太陽系的速度,或讓探測器訪問各種潛在目標。
洛克希德-馬丁公司的JETSON 專案經理兼首席研究員巴里-邁爾斯(Barry Miles)表示:「太空應用核分裂技術的開發是引進技術的關鍵,這些技術將極大地改變我們在浩瀚太空中的移動和探索方式。從大功率電力子系統和電力推進,到核熱推進或裂變表面動力,洛克希德-馬丁公司正專注於與我們重要的政府機構和行業合作夥伴共同開發這些系統”。