月球南极的永久阴影区,温度能跌到零下246摄氏度。一个长达两周的黑夜,对穿着宇航服外出作业的人来说是致命的威胁。
美国国家航空航天局(NASA)正出资研究一种解决方案——让宇航员随身携带一个靠放射性衰变发热的微型暖炉。NASA创新先进概念计划(NIAC)最近选出了18个研究项目,向每个项目提供22.5万美元、为期9个月的第一阶段拨款。这些拨款几十年来一直在帮助研究者验证那些有可能用于太空探索的前沿构想。
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其中一项研究由Zeno Power Systems公司提出。这家总部设在西雅图、在加利福尼亚和华盛顿特区都有业务的核电池公司,正在开发一种新型紧凑核装置,利用放射性衰变产生的热量。其设想中的一部分装置会把热量转化成电能,而这次提交给NASA的方案,则纯粹作为加热器来使用,不负责供电。
项目负责人是Zeno公司太空业务发展高级副总裁A.C. Charania。他曾在NASA担任过两年首席技术专家,还在杰夫·贝佐斯的蓝色起源太空公司做过五年管理工作。Charania给这个项目取了个来自J.R.R.托尔金中土世界的名字:EARENDIL,全称是“宇航员在夜间与深空冰原地带进行舱外活动的扩展型放射性同位素装置”。小说《精灵宝钻》里,半精灵埃雅仁迪尔是一位航向不死之地的水手。而在Zeno的提案里,EARENDIL技术要在宇航员于极寒月夜外出工作时,给他们送去温暖。
NIAC的提案明确指出,这些加热器要解决的是“人类在月球表面持续作业的一个关键障碍:永久阴影区以及长达两周的月夜所带来的极端低温”。NASA的拨款将帮助Zeno评估把这种紧凑加热器集成到宇航员舱外活动太空服里的可行性。
加热器的燃料是镅-241,一种在核反应堆中作为副产品产生的放射性同位素。Zeno已经在另一项NASA支持的“Harmonia计划”中,与蓝色起源以及其他合作伙伴一起研制镅动力发电机。
在EARENDIL的第一阶段研究里,Zeno公司需要弄清楚几个关键问题:到底需要多大的加热功率、辐射剂量率处于什么水平、人的因素如何考虑,以及与宇航服的兼容性怎么样。如果这一阶段的成果令人满意,NASA可能会继续提供后续拨款,支持进一步开发。
Zeno在提案中这样描述项目的意义:通过把舱外活动的时间和范围延伸到永久阴影区和夜间环境,EARENDIL在居住舱供电出现故障时提升了乘员安全性,减少了对沉重电池系统的依赖,还为科学研究和资源利用打开了此前无法进入的区域。提案称,这项能力对阿尔忒弥斯计划在月球南极的长期目标至关重要,也直接支撑着NASA在月球及更远区域建立可持续探索架构的更大雄心。
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