PULSAR 财团为月球任务设计核动力系统

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。

该项目于 2022 年 6 月宣布，由欧盟委员会的欧洲原子能研究和培训计划资助，并且是 Tractebel 已经为欧洲航天局进行的关于在欧盟生产 Pu-238 的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）、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等。

Tractebel 说，对于目前的核电池、放射性同位素热电发电系统（RTG），“需要大量的燃料和大型 RTG 来为任务提供动力，这增加了太空火箭发射的重量......该项目旨在通过先进的斯特林发动机显著提高放射性同位素动力系统的效率”。

PULSAR 还旨在在欧洲开发生产 Pu-238 的技术和能力——目前欧洲没有生产 Pu-238 或放射性同位素发电系统，“随着太空已成为欧洲的战略和经济重点”，它对其他国家的依赖“是一个主要问题”。

该项目于 2024 年底完成，取得了重大成果，包括：为月球应用量身定制的概念放射性同位素电力系统设计; 欧洲 Pu-238 生产的可行性研究; 以及探索 Dynamic Power Systems 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电力系统（RPS）旨在支持需要 100-500 We 的月球车或货运载体。它采用了可适应圭亚那航天中心发射的安全措施，并配备了两台由位于中央的 Pu-238 热源提供动力的斯特林发动机。模块化设计确保了对电机故障的弹性，预期的热电转换效率为 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、热分析和机械组件开发。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。它表示，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。

“PULSAR 联盟所取得的成就将有助于将欧洲定位为空间核技术领域的自主全球领导者，”Tractebel 的 PULSAR 项目经理 Brieuc Spindler 说。“Tractebel 领导欧洲研究项目，专注于推进用于太空探索的核技术，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，使欧洲能够在这最后的前沿领域发挥领导作用。

太空界主要依赖光伏发电系统，这项技术最初是为太空应用而开发的，并已发现许多地面用途。然而，这些系统对前往外太阳系等地方的任务构成了严重限制。可用的太阳能随着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 100 倍。还有月球上两周漫长的夜晚没有阳光的问题。

这意味着自 1960 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）通常用于太空任务。放射性同位素热电发电机和放射性同位素加热器装置可以在长时间的深空任务中连续提供电力和热量。Pu-238 是通过在研究堆中辐照从研究堆燃料或特殊目标中回收的Np-237 （原文如此。---译者注）制成的。

摘译自WNN网站