难题重重！美国月球核反应堆计划遭遇“拦路虎”

美国国家航空航天局（NASA）代理局长肖恩·达菲不久前宣布，将在2030年前将100千瓦级核反应堆部署在月球表面，从而“确保美国在载人登月领域的领先地位”。但美国“太空”网站8月31日称，NASA此举面临诸多技术领域的新挑战。

达菲为NASA此前构想的月球核反应堆项目设定了具体时间表，并要求在60天内征询业界意见，寻找有能力在2030年前运送核反应堆到月球的企业。“太空”网站称，当人类开始深空探测时，学会利用当地资源对于维持地球外的生命系统至关重要，“一切可以从距离地球最近的月球开始”。月球探测需要核能作为稳定的能源供应，因为在寒冷和持续的月夜中，太阳能电池无法发挥作用。NASA计划优先考虑核裂变反应堆作为提取和提炼月球资源所需的动力。

该核反应堆可能会成为美国领导的国际月球基地的电力来源，支持宇航员在月球表面的长时间驻留。但NASA此前的计划是研发40千瓦级月表核裂变发电系统，计划于本世纪30年代初期在月球部署，如今核反应堆的功率“翻倍”，意味着其体积和重量都会大幅增加，尤其是需要极大增厚防护屏障，对于现有航天器的运载能力是非常大的挑战。

在月表部署核反应堆的难题还不止于此。报道称，为了促进人类对月球的可持续探索，利用水和氧气等当地资源进行生命维持，使用氢气和氧气作为航天器的燃料，可极大减少需要从地球带来的原材料数量，从而大幅降低成本。目前NASA计划利用核反应堆提供的电力大规模电解水，从而获得足够的氢气和氧气。但这意味着核反应堆的部署位置必须靠近可供开采的月球水冰资源，“目前NASA还没有月球表面水冰资源的分布图”。报道称，尽管国际天文学界已经普遍认为，月球北极和南极永久阴影区域的陨石坑内有大量可供开采的水冰资源，此前多国月球探测器的研究结果也间接提供了证明，但目前还没有探测器对月球水冰资源展开直接采样分析，更谈不上对月表进行全面勘察。

报道称，好消息是NASA正在展开的一系列月球探测器项目“可以相对较快地获得月球水冰的分布信息，帮助科学家查明哪些水冰资源值得勘察”。NASA完成了挥发物调查极地巡视器（VIPER）的建造，这种无人月表漫游车原本是为了对月表水冰层进行采样分析并绘制首份月球水资源地图而研制的，它已经通过了所有环境测试，只是由于相关项目在2024年被取消，目前它正在等待前往月球的旅程。“如果有足够的资金，NASA可能会在一两年内获得月球南北极的水冰分布数据。”

此外，即便NASA确定了在月球部署核反应堆的地点，还需要确保对它们进行充分的保护。由于月球表面接近真空，没有介质导致核反应堆无法通过热对流和热传导的方式向外界释放裂变反应产生的热量，只能通过效率最低的热辐射进行散热，因此月球表面的核反应堆需要面积相当大的散热片。而且月球又非常容易遭到陨石袭击，因此月表的核反应堆以及配套的散热设施都需要额外的加固。

同时当航天器在月球表面降落时，减速发动机喷射的尾流会带动月球表面松散的月壤冲击靠近着陆点的任何设施。研究发现，月壤颗粒边缘非常尖锐，它们夹杂在高速尾流中对周边物体的伤害相当强烈。NASA已经确认这种喷射尾流会对附近设施造成严重影响。1969年“阿波罗12”号飞船降落在距离“勘测者3”号探测器约163米的地方，结果美国宇航员发现，探测器表面在发动机尾流冲刷下明显受损。美国计划展开的新一代“阿尔忒弥斯”载人登月计划配备有更大的月球着陆器，将产生比“阿波罗”飞船更猛烈的尾流冲击。因此月球表面的任何人造设施都需要考虑飞船着陆时的影响。报道称，利用月球表面的自然地形或将重要设施布置在巨型石块后面可能是一种临时解决方案。考虑到核反应堆的重要性，它们的部署地点需要远离起降场。未来月球基地还需要设立专用的飞船发射场，后者与月球基地以及核反应堆的距离和位置关系都需要详细研究。