NASA 准备于 2028 年向火星发射核动力 SR-1 Freedom

NASA 将于 2028 年底发射第一艘核动力星际飞船。SR-1 Freedom 任务计划于当年 12 月出发前往火星。该机构的管理员贾里德·艾萨克曼在最近的一次活动中透露了该计划。该航天器将在深空飞行中展示核电推进。

专家们密切关注日程安排。紧迫的期限是对中国和俄罗斯类似项目进展的回应。该技术比当前的化学系统具有更高的能源效率。

核反应堆为推进器发电

SR-1 Freedom 的核心是一个裂变反应堆，可产生超过 20 千瓦的电力。预期的燃料是高剂量低浓缩铀，称为 HALEU。该反应堆将为电动推进器提供动力，电动推进器喷射电离气体以产生连续的推力。

与在短暂爆炸中燃烧氢气和液氧的化学推进不同，核电推进可以长时间运行，且推进剂质量要少得多。每公斤能源效率提高了几个数量级。

该系统还解决了太阳能电池板的局限性。远离太阳、火星之外，阳光不足。核源已经装备了使用放射性同位素热电发电机的探测器，例如航行者号和卡西尼号。但SR-1反应堆代表了一次飞跃，具有更大的功率和驱动推进器的能力。

• 反应堆在发射后不到 48 小时就启动
• 电力推进系统可维持运行约一年直至火星
• 任务利用 2028 年 12 月的发射窗口
• 硬件包括已经为月球网关开发的动力和推进元件
• Skyfall有效载荷携带三架Ingenuity大小的直升机

美国宇航局计划在离开地球轨道后不久启动反应堆。这次旅行应该持续一年左右。抵达火星后，飞船释放了“天幕杀机”直升机。这些车辆配备了摄像头、探地雷达和无线电，将绘制未来着陆点地图、搜索地下水并协助即将执行的任务的导航。

进度要求开发加速

SR-1 Freedom 的开发将于 2026 年 6 月开始加快步伐。组装和主要测试在 2028 年 1 月至 10 月之间进行。这次发射利用了当年晚些时候的火星转移窗口。

该机构打算重复利用现有组件以减少成本和时间。部分推进系统来自Gateway月球站的计划，其范围进行了调整。美国能源部参与了该倡议。

空间核技术专家强调了燃料的能量密度。小型镇流器可提供恒定功率，而不依赖于照明条件。英国班戈大学核未来研究所的西蒙·米德尔伯勒评论说，核能源的效率超过了传统燃料。

Analytical Mechanics Associates 高级项目副总裁 Lindsay Holmes 强化了这一成果。核电推进可以实现更长的旅程和更大的有效载荷。然而，业内许多人认为 2028 年的最后期限过于激进。到目前为止，几乎没有发布完整的技术细节。

核推进与化学推进的区别

化学系统在发射时提供高推力，但消耗大量推进剂。核电技术优先考虑星际旅行的效率。裂变产生的热量产生电力，加速推进器中的离子或等离子体。

这种方法减少了未来机组人员暴露于宇宙辐射的时间。尽管 SR-1 是一次无人驾驶演示，但载人火星任务可能会在未来受益。该反应堆在地面上保持不活跃状态，仅在太空中开始运行，从而最大限度地降低了发射过程中的风险。

美国宇航局和能源部打算在任务结束后与业界分享反应堆设计。该目标包括为月球任务和木星以外的大型系统准备一个工业基地，因为木星上的太阳能电池板会失效。

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任务为未来探索开创先例

如果成功，SR-1 Freedom 将为美国太空探索的新阶段铺平道路。演示创造了推进核硬件的飞行历史。它还开创了监管和发布先例。

《007：天幕杀机》的有效载荷代表了直接的科学方面。直升机将传输图像和数据，帮助计划载人着陆。该任务并不承诺大幅减少 20 千瓦反应堆的旅行时间，但它验证了更大规模的概念。

技术挑战包括反应堆与推进器的集成、真空热管理和辐射防护。 NASA 正在押注于商业合作和硬件重复利用来满足时间表。

这一消息是在该机构的其他计划中发布的，例如更频繁的登月任务以及到 2030 年在月球南极建立基地。SR-1 Freedom 是首次星际核电推进测试。

技术细节仍在定义中

该航天器的具体规格尚未公布。最初的概念显示了一种类似于细长箭头的结构，反应堆位于尖端，推进系统位于底部。电力超过20千瓦，预计运行至少一年。

该任务优先考虑技术演示而不是创纪录的速度。未来更高功率的反应堆可能会大大缩短火星之旅。目前，重点是用太空中的真实硬件验证这一概念。

技术出版物咨询的专家饶有兴趣地关注着该项目。可行性取决于未来两年半的快速执行。截至发稿时，美国宇航局尚未回应所有详细评论请求。

该倡议是对太空地缘政治竞争的回应。美国寻求保持先进勘探技术的领先地位。在太空中使用核能对于发电机来说并不是什么新鲜事，而对于地球轨道以外的任务的主动推进来说更是如此。

未来的火星任务会发生什么变化

SR-1 演示可能会影响 2030 年代的货机和载人航天器项目。核电推进的效率使其能够以更少的燃料运输更多的有用质量。这降低了长途旅行的成本和风险。

像《007：天幕杀机》中那样的直升机已经通过“聪明号”在火星上证明了自己的价值，该直升机与“毅力”号火星车一起飞行。新机队将扩大空中测绘并搜索地下资源。

美国宇航局计划激活太空核部件工业基地。共享设计应该刺激私人创新。该反应堆还充当月球表面电力系统的桥梁，计划于 2030 年建成。

该项目仍面临融资和具体技术执行的不确定性。时间紧迫，需要快速决定供应商和测试。尽管如此，这一宣布仍表明该机构明确优先考虑深空核能。