发射能力

核电推进工程设计研究

摘要。我们讨论了核电推进 (NEP) 能力，该能力将 (1) 使一类无法使用放射性同位素动力系统完成的外太阳系任务成为可能，并且 (2) 显著增强一系列其他深空任务概念。NASA 计划开发 Kilopower 技术用于月球表面发电。Kilopower 还可以作为 10 kWe NEP 系统的电源；因此，我们强调 10 kWe NEP 的优势，以鼓励 NASA 科学任务理事会 (SMD) 倡导（作为潜在受益者）NASA 开发 Kilopower 的计划，并激励进一步开展 10 kWe NEP 相关概念研究。背景和主张。2010 年，十年巨行星调查小组要求进行一项研究，以考虑使用小型裂变动力系统支持未来未指定的 NASA 科学任务的可能性。美国能源部 (DOE) 和 NASA 的研究小组（包括格伦研究中心 (GRC)、喷气推进实验室 (JPL)、洛斯阿拉莫斯国家实验室 (LANL) 和爱达荷国家实验室 (INL)）选择了一个简单的概念，提供 10 kWe 的功率、15 年的使用寿命，并可能在 2020 年具备发射能力 [Mason et al., 2010, 2011]。该初始概念导致了该概念的开发和测试计划，从 2012 年的平顶裂变演示 (DUFF) 测试开始 [Poston and McClure, 2013]。2015 年，NASA 的空间技术任务理事会 (STMD) 与美国能源部国家核安全局 (NNSA) 合作，进一步开发 Kilopower，作为一种新型、简单的 1 至 10 kWe 空间反应堆概念 [Gibson et al., 2017]。与电力推进一起使用的 10 kWe 电源可以实现一类外太阳系任务，并显著增强一系列其他深空任务概念 1 。该能力可以增加科学有效载荷质量、减少飞行时间、延长任务寿命 2 ，并为科学仪器提供充足的电力和/或提高数据速率。这样的进步将为卡西尼级任务提供科学价值的突破 [美国国家研究委员会，2006]，使 NASA 能够继续执行大型外太阳系战略任务 [美国国家科学、工程和医学院，2017]。基于 10 kWe NEP 系统可以实现放射性同位素动力系统无法实现的任务的假设 3,4 ，NASA 和 DOE 研究中心的联合研究小组确定了使用 10 kWe NEP 进行外太阳系探索的一般和具体好处。裂变动力系统的使用已被确定为实现可持续发展的关键因素