北京時(shí)間11月30日消息,科研人員正在測(cè)試一種核能動(dòng)力引擎的原型,以期為未來的深空探測(cè)器提供動(dòng)力。這種引擎的設(shè)計(jì)基于19世紀(jì)發(fā)明的斯特林引擎,基本原理是利用熱壓縮氣體推動(dòng)活塞運(yùn)動(dòng)。新引擎將使用50磅(約22公斤)的核鈾電池,產(chǎn)生的熱能將帶動(dòng)8個(gè)斯特林引擎,提供大約500瓦特的電能。
模擬圖:采用核能引擎的深空探測(cè)器正飛往木星
洛斯阿拉莫斯國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的工程師John Bounds正在測(cè)試核能反應(yīng)引擎的原型
美國(guó)航空航天局格倫研究中心和洛斯阿拉莫斯國(guó)家實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)對(duì)一個(gè)簡(jiǎn)化模型進(jìn)行了測(cè)試,該原型包括一個(gè)核能電池和一個(gè)斯特林引擎,能提供大約24瓦特的電能。大多數(shù)深空探測(cè)器需要600至700瓦特的電力,因而從這個(gè)測(cè)試模型到能實(shí)際應(yīng)用還有很長(zhǎng)的一段路。不過,這是自1965年以來,美國(guó)首次嘗試?yán)煤四転楹教祜w行器提供動(dòng)力。
核能引擎將使探索整個(gè)太陽系成為可能,因而具有十分重要的意義。出了火星公轉(zhuǎn)軌道之后,太陽光變得越來越弱,太陽能板需要像足球場(chǎng)般大小才能提供足夠的動(dòng)力以維持航天器運(yùn)轉(zhuǎn),并將數(shù)據(jù)傳送到地球。
近幾十年來,美國(guó)航空航天局曾使用钚-238來為深空探測(cè)器提供動(dòng)力,包括旅行者號(hào)飛船,以及目前圍繞土星軌道運(yùn)轉(zhuǎn)的卡西尼號(hào)飛船。然而,在20世紀(jì)80年代早期,美國(guó)開始關(guān)閉钚的生產(chǎn)基地,以至于到1992年已經(jīng)不能生產(chǎn)出新的钚-238。美國(guó)航空航天局的好奇號(hào)火星車,還攜帶著最后一部分美國(guó)制造的钚作為能源。
2011年,美國(guó)航空航天局和美國(guó)能源部利用一筆1千萬美元的資金,重新開啟了钚的生產(chǎn),很快這種核能原料就能每年產(chǎn)出數(shù)磅。不過對(duì)于深空探測(cè)任務(wù)來說,這樣的產(chǎn)量還是太少。如果新型的核能斯特林引擎能利用更為豐富的鈾來提供電能,就將大大降低钚-238的需求量。
新的引擎研制成功之后,未來數(shù)十年,科學(xué)家將忙于探索地球以外的大型行星,及其眾多的衛(wèi)星。斯特林引擎也可以用來為金星探測(cè)機(jī)器人提供動(dòng)力,并產(chǎn)生足夠的電能使其降溫,從而在地獄般的金星表面保持正常運(yùn)作。