美国太空核能与核推进项目正面临近期运营挑战和更长期风险,尽管围绕这些项目的政治和资金势头日益增强。在8月13日举行的太空核工业研讨会上,政府官员和业界代表介绍了相关项目取得的进展,其中包括NASA的Space Reactor 1 Freedom项目,该项目旨在于2028年底前发射一套核电推进系统;以及Lunar Reactor 1项目,旨在开发用于月球的核能系统。
白宫科学技术政策办公室战略能力协调员Aaron Miles表示,这些项目处于太空和核能两大领域日益增长的关注交汇点,并称当前阶段是一个可能影响整整一代人的机遇。但这种关注并不能消除可能影响美国将计划转化为可持续生产体系的限制。
HALEU燃料可能成为瓶颈
最突出的挑战之一涉及高丰度低浓铀燃料,即HALEU,据推测这种燃料将用于太空反应堆。Miles指出,美国目前没有陶瓷HALEU燃料生产线,而地面核反应堆项目,包括小型模块化反应堆,对这种燃料本身的需求正在增加。
美国能源部是目前唯一的国内HALEU供应方。7月23日,该部门宣布向NASA分配了一批数量未公布的燃料,用于SR-1任务;此前,在上一年度向其他反应堆公司作出类似分配后,能源部还向专门从事反应堆研发的Radiant公司分配了燃料。
NASA先进核能技术办公室主任Jeremy Kenny表示,HALEU的供应及其供应链是活动扩大的积极性挑战,但在确定优先事项和确保所需数量时,可能转变为障碍。其他被提出的风险还包括反应堆部件供应链、同时具备核能和航天专业知识的人员数量有限,以及可用地面测试场地不足。
并行项目争夺相同资源
NASA的项目并不是在真空中运行。与此同时,其他商业和政府机构也在开发小型核反应堆,这可能加剧对燃料、部件和专业人才的竞争。美国陆军的Janus项目就是其中一个例子,该项目旨在开发为基地供电的微型反应堆。
陆军设施、能源和环境事务首席副助理部长Jeff Waksman表示,陆军很快将公布其选定的五家公司名单,这些公司将继续在该项目下开发微型反应堆,同时还将公布将接收这些反应堆的基地以及总预算。尽管Janus并不专注于太空应用,Waksman仍称其为先进核能应用的先导项目,并指出陆军正与NASA开展合作,因为双方存在技术交叉,且可用专业人才有限。
实际上,这意味着太空核能项目的成功,部分取决于地面和太空项目能否协调各自需求,而不是直接争夺燃料、人员和设施。Miles和Waksman都强调,公共部门和私营部门必须合作,建设持久的太空核工业能力。
更长期的问题:2029年之后会发生什么?
担忧并不局限于硬件是否准备就绪。曾在NASA负责技术、政策和战略领域工作的Bhavya Lal警告称,目前对这些项目的支持可能更多与个人和政治环境相关,而不是与稳固的制度框架相联系。她直接提出了一个问题:太空核能项目是否会在三年后仍然存在,尤其是在2029年1月由新的美国政府执政之时。
Lal认为,SR-1任务还没有一个足够明确的客户。该任务搭载用于技术验证的有效载荷,其中包括一组名为SkyFall的火星直升机,但这批有效载荷可能会搭载在另一项任务上发射。此外,月球反应堆项目LR-1也不直接依赖SR-1。按照她的说法,真正需要SR-1延续下去的是SR-2、SR-3和SR-4任务,但这些任务目前尚不存在。
这种状况带来了实际风险:即使SR-1按计划于2028年12月发射,后续政府仍可能取消后续任务。这些担忧有历史先例可循;美国曾在20世纪60年代发射其首个太空核反应堆SNAP-10A,随后取消了后续任务。
需要什么来稳固该项目?
Lal建议,NASA应在SR-1发射前开始推进SR-2任务,并制定备用计划,以防任务遭遇延误。她还呼吁通过批准多年期资金拨款,让国会参与并拥有该项目,而不是仅仅向国会通报项目进展。
这些建议表明,挑战不仅是发射一台反应堆,而是建立一条由资金、制造、测试和后续任务组成的连续链条。如果没有这种延续性,美国或许能够完成一次单独的技术演示,但未必能建立可扩展且可持续的太空核能能力。