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近期,探月工程總設計師吳偉仁院士及團隊在嫦娥四號核源應用基礎上,針對深空探索、天基遙感與通信、星際軌道轉移等領域大功率能源需求的瓶頸問題,啟動了“空間核反應堆電源研究”工作,相關成果以封麵文章發表於《中國科學:技術科學》2019年第1期首篇。 空間核反應堆能源與動力裝置是強大、持續、充(chong)沛(pei)的(de)裂(lie)變(bian)能(neng)在(zai)空(kong)間(jian)的(de)應(ying)用(yong),是(shi)航(hang)天(tian)和(he)核(he)工(gong)業(ye)兩(liang)大(da)領(ling)域(yu)結(jie)合(he)的(de)交(jiao)叉(cha)性(xing)戰(zhan)略(lve)前(qian)沿(yan)高(gao)科(ke)技(ji),能(neng)根(gen)本(ben)性(xing)解(jie)決(jue)未(wei)來(lai)航(hang)天(tian)器(qi)功(gong)率(lv)需(xu)求(qiu)數(shu)量(liang)級(ji)增(zeng)加(jia)的(de)瓶(ping)頸(jing)問(wen)題(ti),是(shi)高(gao)效(xiao)開(kai)展(zhan)空(kong)間(jian)探(tan)索(suo)的(de)必(bi)要(yao)基(ji)礎(chu),是(shi)大(da)規(gui)模(mo)開(kai)發(fa)和(he)利(li)用(yong)空(kong)間(jian)資(zi)源(yuan)的(de)重(zhong)要(yao)前(qian)提(ti)。
研究認為空間核反應堆電源的應用可分為兩種類型:
一類是非用不可的。解決因距離太陽遠、星表晝夜交替等導致傳統太陽能無法利用的問題,主要包括1 kWe以上功率需求的太陽係邊際探測、木星以遠深空探測、月球/火星科研站與行星資源開發等。
一類是能力躍升的。較之傳統太陽能電源,50 kWe以上功率需求,空間核反應堆電源具有更好的技術與經濟競爭力,且功率越大優勢越明顯,包括1100~1300 km軌道高分辨率SAR衛星、36000 km高軌綜合服務平台、大功率數據通信等任務;解決化學推進比衝低的難題,包括載人火星探測軌道轉移等任務。
在調研分析國際新型空間核裂變反應堆電源技術方案、發展規劃的基礎上,結合未來趨勢、任務需求和主要技術路線,提出了空間核反應堆電源按照10 kWe, 100 kWe, 1000 kWe級不同功率等級分階段滾動發展的戰略設想,以及需重點突破的關鍵技術、涉核安全與輻射防護應重點關注的內容,為未來空間核反應堆電源的研製做出有益探索。
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