NASA核动力技术助力深空探索，计划2028年发射蜻蜓号任务探索Titan

首次核动力太空任务 Transit IV-A 发射 60 年后，NASA 开始着手人类探索和科学发现的宏伟未来。这一未来建立在安全发射和运行太空核动力任务的辉煌历史之上。

“核能为探索太阳系打开了大门，让我们能够观察和了解原本无法到达的黑暗遥远行星。而这才刚刚开始，”美国宇航局科学任务理事会副局长托马斯·祖布钦博士说。“未来的核能和推进系统将有助于彻底改变我们对太阳系及其他行星的理解，并在实现人类长期的月球和火星任务中发挥关键作用。”

起点低：核能催生科学发现时代

1961 年 6 月 29 日，约翰霍普金斯大学应用物理实验室发射了 Transit IV-A 航天器。这是一颗美国海军导航卫星，配备 SNAP-3B 放射性同位素发电机，可产生 2.7 瓦电力——大约足以点亮一个 LED 灯泡。Transit IV-A 打破了 APL 任务持续时间记录，并证实了地球赤道是椭圆形。它还为开创性的任务奠定了基础，这些任务将人类的触角延伸到整个太阳系。

自 1961 年以来，NASA 通过与美国能源部 (DOE) 的成功合作，已执行了超过 25 次搭载核动力系统的任务，由后者提供动力系统和钚-238 燃料。

美国能源部核能办公室副助理部长 Tracey Bishop 表示：“该部门和我们的国家实验室合作伙伴很荣幸能够为 NASA 的太空探索活动提供动力。放射性同位素发电系统是我们核心使命的自然延伸，旨在创造满足太空研究、探索和创新复杂能源需求的技术解决方案。”

只有两种实用的方法可以为太空提供长期电力：太阳光或核能热能。

美国宇航局行星科学部首席技术专家、放射性同位素项目执行官伦纳德·杜津斯基说：“随着任务远离太阳，进入像木星、冥王星和土卫六这样黑暗、布满尘埃和恶劣的环境，如果没有核能，这些任务将变得不可能完成或受到极大限制。”

这就是 放射性同位素发电系统（RPS）的作用所在。它们是一类将钚-238燃料衰变产生的热量转化为电能的发电系统。

“这些系统可靠而高效，”位于克利夫兰格伦研究中心的 NASA 放射性同位素动力系统项目办公室经理 June Zakrajsek 说道。“无论阳光、温度、带电粒子辐射或厚云或尘埃等表面条件如何，它们都可以在长时间的太空任务中持续运行。它们让我们能够探索从太阳到冥王星甚至更远的地方。”

RPS 为 阿波罗月球表面实验装置提供动力。自 1977 年以来，它们一直为旅行者 1 号和 2 号提供动力，并 在卡西尼-惠更斯号 探索寒冷的土星及其卫星土卫六时为其仪器提供温暖。

如今，一台 多任务热电发电机 (MMRTG) 为 “毅力号 ”火星车提供动力，该车在火星上寻找远古生命迹象，吸引了全国的目光，而一台 RTG 则为 新视野号提供动力 ，使其在发射 15 年后踏上驶离太阳系的征程。

“RTG 过去和现在对新视野号来说都至关重要，”西南研究院新视野号首席研究员艾伦·斯特恩 (Alan Stern) 说道。“没有它我们就无法完成任务。即使在今天，也没有其他技术可以为距离太阳如此远的任务提供动力。”

伟大的事情即将来临：科学与人类探索

蜻蜓号将于 2028 年发射，是计划使用 MMRTG 的下一个任务。蜻蜓号是美国宇航局 新前沿 计划的一部分，它是一款八旋翼飞行器，旨在探索土星最大的卫星土卫六并收集其样本，土卫六是一颗拥有浓密、朦胧大气层的海洋世界。

“RPS 确实是一项有利技术，”APL 的 Zibi Turtle 说道，他是即将进行的 Dragonfly 任务的首席研究员。“早期的旅行者号、伽利略号和卡西尼号等任务都依赖 RPS，彻底改变了我们的认识，让我们了解了遥远太阳系的地理情况……卡西尼号让我们首次近距离观察了土卫六的表面。”

据 Turtle 介绍，MMRTG 在 Dragonfly 上有两个用途：输出电力来为着陆器的电池充电，以及产生废热来保持仪器和电子设备温暖。

“飞行是一项高功率活动。我们将使用电池进行飞行和科学活动，并使用 MMRTG 为电池充电，”Turtle 说道。“电力系统产生的废热是我们热设计的一个关键方面。土卫六的表面非常寒冷，但我们可以利用 MMRTG 产生的热量让着陆器内部保持温暖舒适。”

随着科学界继续受益于 RPS，NASA 的空间技术任务理事会正在投资使用反应堆和低浓缩铀燃料的新技术，以实现人类在月球上的稳定存在，并最终实现人类对火星的探测任务。

宇航员需要充足而持续的电力来度过漫长的月夜并探索月球南极的黑暗陨石坑。 裂变表面电力 系统可以提供足够的电力来为强大的操作提供动力。NASA 正在领导一项工作，与能源部和工业界合作设计一种裂变电力系统，用于未来的月球演示，这将为在月球和火星上建立基地铺平道路。

美国宇航局还考虑了一些可行的方法来缩短前往火星的时间，包括核推进系统。

随着 NASA 推进其在太空探索和科学发现方面的大胆设想，它受益于 60 年来在航天飞行中安全使用核能的经验。60 年的启蒙始于一颗名为 Transit IV-A 的小卫星。