NASA红外望远镜

NASA在2019财年预算中为先进飞行器计划（AAVP）申请了2.31亿美元。目标包括为5～10兆瓦商用飞机混合电推进系统开发可行的概念，重点聚焦超导电机的开发。

NASA 2019财年的计划包括在NEAT（NASA电推进飞机试验台）试验台上测试兆瓦级的动力系统，将其作为STARC-ABL（带后置附面层抽吸的单通道涡轮电推进飞机）概念的2.6兆瓦电力系统的简化缩比验证。STARC-ABL概念采用分布式涡轮电推进构型，机翼下方安装的2台涡扇发动机除了提供大部分的推力外，还产生电力驱动机身尾部安装的风扇提供剩余推力，而风扇对机身低速附面层的抽吸使得全机阻力有所降低。

2019年，NASA还将继续推进X-57麦克斯韦电推进验证机的研究，计划通过将通用飞机的活塞发动机替换为电动机和电池来验证整体的能量需求降低3倍的能力。X-57第二阶段构型（活塞发动机原位替换）将于2018年首飞。2019年将试飞X-57第三阶段构型（一个新的低阻、大展弦比机翼，翼梢安装电机）。

NASA 2019财年其他的里程碑还包括波音更高速度（Ma0.78）巡航的跨声速桁架式支撑机翼（TTBW）将进行风洞试验。先前的研究主要针对较低巡航速度进行优化。

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NASA等航天机构，都在为未来的载人空间探测储备关键技术。为了将宇航员运往月球、火星、甚至更远的目的地，我们不但需要新型的运载工具（如SLS）和飞行器（如猎户座飞船），还需要新的能量来源。

Kilopower安置在月球表面的效果图

NASA

在复杂的空间任务中，核能的优势远超化学能源和太阳能。因此，NASA与美国能源部的国家核安全局（National Nuclear Security Administration, NNSA）合作推出了——Kilopower，一种轻型的核裂变发电机，以期提供持久的电力。近日，该装置进行了原理验证。

5月2日，NASA在Glenn研究中心召开发布会，公布了Kilopower试验装置的一些技术细节。该装置全称：Kilopower斯特林技术反应堆（Kilopower Reactor Using Stirling Technology , KRUSTY）。按披露，Kilopower可以提供10千瓦的发电功率，并可以持续工作10年。

NASA和NNSA的工程师正在放下Kilopower装置真空腔的外壳。

Credits: Los Alamos National Laboratory

NASA空间技术任务理事会（STMD）的代理助理会长Jim Reuter在发布会上解释说：

“在未来的无人及载人空间任务中，安全、高效且充足的能源是关键点。预计Kilopower将会成为月球及火星电源系统的核心设备。”

这次测试原型机采用小型固体铀-235反应堆芯，利用无源钠热管将反应堆热量传递给高效的斯特林发动机，并最终产生电力。这种发电装置非常适合像月球这样的场景，由于月球上的夜晚持续长达14个地球日，太阳能电池板显然无法满足需求。

此外，许多月球探测项目还计划在永久阴影极地地区或稳定的地下熔岩腔中建造前哨站。在火星上，阳光虽然更充足，但会受到昼夜周期和天气（如沙尘暴）的影响。因此，持续稳定的核能，优于太阳能这样的间歇性电源。

“Kilopower将为我们提供更多的能源，足以支撑更高能耗的探测任务。只有前所未有的新型能源，才能支撑长期有人值守的月球及其他星球的探测任务。”

火星基地4台Kilopower构成发电站的效果图

Credit: NASA/STMD

2017年11月至3月，科学家们在国家核安全局的内华达国家安全站（NNSS）进行Kilopower实验。除证明系统可通过裂变发电外，实验还需验证在各种环境下的稳定性和安全性。为此，Kilopower团队将实验划分为四个阶段进行。

为了确保安全，实验的前两个阶段并不“点火”，只是测试装置各个部件的运转情况；第三个阶段开始逐渐为堆芯加热；第四阶段是持续28小时的全功率运行测试。第四阶段中模拟了装置的各种运行状态：反应堆启动，加速到全功率，稳定运行以及关闭。

在整个实验过程中，团队模拟了各种系统故障，包括功率降低，发动机失效和热管失效，以验证其在各种故障下均可工作。在整个过程中，KRUSTY能够持续提供电力，证明它可以忍受空间探测遇到的各种问题。正如吉布森所说：

“无论将反应堆暴露在何种环境，它都能稳定运转。这次实验证明了装置设计合理可靠。”

永久月球基地想象图。Kilopower将使得大型基地成为可能。

Credit: ESA/Foster + Partners

展望未来，Kilopower项目仍将是NASA“改变游戏规则发展计划”（Game Changing Development，GCD）的一部分。作为NASA“空间技术任务理事会”（Space Technology Mission Directorate，STMD）的一部分，该计划的目标为NASA未来的太空任务提供先进技术储备。最终，该团队希望到2020年过渡到“技术示范任务”（ Technology Demonstration Mission，TDM）计划。

如果一切顺利，KRUSTY反应堆提供的电力，可以支撑月球和火星上的有人永久实验站。更进一步，拥有足够的能源供给后，人类将利用当地水冰生产肼燃料，就地取材制造建筑材料。

也许很快我们将看到这样的场景，机器人在月球表面采用3D打印技术建造基地，宇航员则定期前往月球开展研究、实验。不久的将来，基地还将兴建到火星，甚至更远的星球。

请欣赏由NASA 360提供的GCD介绍视频：

原文见于Universe Today

编译：赵琨 | 校对：毛明远

编排：赵琨 | 配乐：解仁江

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