由比利时工程公司 Tractebel 领导的 PULSAR 研究项目公布了用于月球太空任务的钚 238 燃料放射性同位素动力系统的概念设计。
(图片来源：Tractebel)
该项目于 2022 年 6 月宣布，由欧盟委员会的欧洲原子能共同体研究与培训计划资助，是 Tractebel 为欧洲航天局开展的关于在欧盟生产 Pu-238 可能性的研究的补充。
该联盟包括欧盟委员会联合研究中心、比利时核研究中心(SCK-CEN)、法国替代能源和原子能委员会(CEA)、INCOTEC、阿丽亚娜集团、空中客车防务与航天公司、勃艮第弗朗什孔泰大学和 Arttic。
Tractebel 表示，采用目前的核电池、放射性同位素热电发电机 (RTG)，“需要大量燃料和大型 RTG 来为任务提供动力，这会增加航天火箭发射的重量……该项目旨在借助先进的斯特林发动机大幅提高放射性同位素动力系统的效率”。
PULSAR 还旨在开发欧洲生产 Pu-238 的技术和能力——目前欧洲没有生产 Pu-238 或放射性同位素动力系统，并且“由于太空已成为欧洲的战略和经济重点”，其对其他国家的依赖“是一个主要问题”。
该项目于 2024 年底完成，并取得了重大成果，包括：针对月球应用的概念性放射性同位素动力系统设计;欧洲 Pu-238 生产的可行性研究;以及探索动态动力系统在太空应用之外的潜力的市场分析。
PULSAR 联盟的放射性同位素动力系统 (RPS) 旨在为需要 100-500 We 的月球车或货运飞船提供支持。它采用了从圭亚那航天中心发射的安全措施，并配备了两台斯特林发动机，由位于中心的 Pu-238 热源提供动力。模块化设计确保了对电机故障的弹性，预计热电转换效率为 20%。
Tractebel 表示，其核专家进行了全面的工程研究，包括结构完整性检查、辐射剂量评估、热分析和机械组装开发。该团队开发了一个 3D 机械和热模型来模拟月球条件，为未来的设计迭代和更高的技术准备水平奠定了基础。该公司表示，这项工作为欧洲参与即将到来的 Argonaut 月球着陆器任务奠定了基础。
Tractebel 公司的 PULSAR 项目经理 Brieuc Spindler 表示：“PULSAR 联盟所取得的成就将有助于欧洲成为太空核技术领域的全球领导者。Tractebel 领导的欧洲研究项目专注于推进太空探索的核技术，包括 RPS 和放射性同位素生产、电力推进和裂变表面系统。通过利用我们的核专业知识，我们正在突破太空探索的界限，使欧洲能够在这一最后前沿领域处于领先地位。”
航天界主要依赖光伏发电系统，这种技术最初是为太空应用而开发的，后来在地面上也得到了广泛应用。然而，这些系统对前往太阳系外层等地的任务造成了严重限制。可用太阳能量随与太阳距离的平方而减少。例如，土星的太阳能密度比地球低一百倍。月球上还有两个长达一周的夜晚的问题。
这意味着，自 20 世纪 60 年代初以来，以 Pu-238 为燃料的放射性同位素电源(有时称为核电池)已普遍用于太空任务。放射性同位素热电发电机和放射性同位素加热器装置可在长时间的深空任务中持续提供电力和热量。Pu-238 是通过在研究反应堆中辐照从研究反应堆燃料或特殊靶中回收的镎-237 制成的。
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