管窺空間核動(dòng)力及其應(yīng)用

2019年7月20號(hào)，正值人類(lèi)首次載人登陸月球50周年紀(jì)念日，美國(guó)公布了“阿爾忒彌斯計(jì)劃”的官方標(biāo)志圖案，正式宣告將在月球建立一個(gè)供宇航員工作、生活的永久存在基地。月球一個(gè)黑夜長(zhǎng)達(dá)14個(gè)地球日，月夜溫度低至零下180攝氏度，因此太陽(yáng)能電池?zé)o法使用。月球基地需要依靠大功率、長(zhǎng)壽命的空間核動(dòng)力維持站內(nèi)溫度、設(shè)備運(yùn)行和通信等基本功能?？臻g核動(dòng)力在月球基地、火星登陸、科研基地建設(shè)及行星際探測(cè)中可發(fā)揮關(guān)鍵作用，而太陽(yáng)能應(yīng)用的局限，也為空間核動(dòng)力的發(fā)展提供了新的機(jī)遇。

核能與航天器的聯(lián)合

空間核動(dòng)力是指在航天活動(dòng)中所使用的“空間核能”的統(tǒng)稱(chēng)。按核能具體應(yīng)用的不同，空間核動(dòng)力可分為空間核熱源、空間核電源、空間核推進(jìn)系統(tǒng)三大類(lèi)。

空間核熱源是指在外層空間利用核反應(yīng)釋放出來(lái)的熱量為航天器儀器、儀表創(chuàng)建和保持溫度適宜工作環(huán)境的裝置?？臻g核熱源又可分為放射性同位素?zé)嵩春秃朔磻?yīng)堆熱源。前者利用放射性同位素衰變釋放的熱量，后者利用核反應(yīng)堆裂變反應(yīng)釋放的能量。到目前為止，在軌應(yīng)用的空間核熱源都基于放射性同位素?zé)嵩矗绨⒉_11號(hào)是美國(guó)第一個(gè)使用放射性同位素?zé)嵩吹暮教炱鳌?/p>

目前，空間應(yīng)用絕大多數(shù)選擇钚-238，蘇聯(lián)早期在航天器上應(yīng)用過(guò)釙-210，但是釙-210、钚-238毒性很大，極微量的釙-210、钚-238都能造成嚴(yán)重危害。歐洲航天局曾于2022年底通過(guò)一項(xiàng)名為“使用放射性同位素能量的歐洲設(shè)備”的計(jì)劃。該計(jì)劃旨在開(kāi)發(fā)基于放射性元素镅-241的長(zhǎng)效熱源和電力裝置，以助力歐盟探索月球及更遙遠(yuǎn)的星空。核反應(yīng)堆電源是指在外層空間將反應(yīng)堆釋放的能量轉(zhuǎn)換為電能的裝置。事實(shí)上，星表核反應(yīng)堆電站、空間核反應(yīng)堆電源與地面核電站之間，雖有技術(shù)特點(diǎn)方面的“小異”，但在基本原理上卻是“大同”的，只不過(guò)前兩者僅通過(guò)輻射方式散熱，地面核電站則大多建在有水的地方，通過(guò)海水或淡水實(shí)施冷卻。世界上第一個(gè)空間核反應(yīng)堆電源是美國(guó)的SNAP-10A，于1965年4月3日發(fā)射，在軌運(yùn)行43天后被永久關(guān)閉。SNAP-10A也是美國(guó)迄今發(fā)射的惟一一顆空間核反應(yīng)堆電源。蘇聯(lián)于1970年―1988年成功發(fā)射了35顆使用空間核反應(yīng)堆的航天器。據(jù)報(bào)道，美國(guó)航空航天局希望到21世紀(jì)20年代末在月球上建造一個(gè)10千瓦級(jí)的“裂變表面能”設(shè)施。

空間核推進(jìn)系統(tǒng)是指在外層空間將核反應(yīng)釋放的能量轉(zhuǎn)換為工作介質(zhì)的動(dòng)能，以產(chǎn)生推力的裝置。包括核熱推進(jìn)系統(tǒng)和核電推進(jìn)系統(tǒng)等。核熱推進(jìn)系統(tǒng)，又稱(chēng)核火箭發(fā)動(dòng)機(jī)，是利用核反應(yīng)產(chǎn)生的熱能把工作介質(zhì)（推進(jìn)劑）加熱到一定的溫度，然后將高溫高壓的工作介質(zhì)從噴管高速?lài)姵龆a(chǎn)生推力的裝置。自1955年起，美國(guó)研發(fā)針對(duì)洲際彈道導(dǎo)彈的核火箭發(fā)動(dòng)機(jī)，60年代因化學(xué)火箭技術(shù)進(jìn)步而暫停。開(kāi)展載人探月工程后重啟核火箭計(jì)劃，雖取得階段性成果，但還是因政治和財(cái)政等問(wèn)題導(dǎo)致最終終止。核電推進(jìn)系統(tǒng)，又稱(chēng)核電火箭發(fā)動(dòng)機(jī)，是利用核電源產(chǎn)生的電能將推進(jìn)工作介質(zhì)（如氙）電離成等離子體狀態(tài)，隨后在電場(chǎng)或磁場(chǎng)的作用下，等離子體被加速并從噴管?chē)姵?，進(jìn)而產(chǎn)生推力的裝置。

SNAP-10A是第一顆將核反應(yīng)堆電源與電推進(jìn)器相結(jié)合的航天器，被認(rèn)為是核電推進(jìn)技術(shù)的第一次在軌應(yīng)用。在SNAP-10A中，離子推進(jìn)裝置作為試驗(yàn)設(shè)備搭載，在軌運(yùn)行了一小時(shí)左右。蘇聯(lián)于20世紀(jì)60年代開(kāi)始研發(fā)核電推進(jìn)系統(tǒng)，其中最成功的是霍爾發(fā)動(dòng)機(jī)。該發(fā)動(dòng)機(jī)系蘇聯(lián)首創(chuàng)，于70年代末期成為一種定型的核電火箭發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)品。據(jù)報(bào)道，美國(guó)航空航天局目前正開(kāi)展一項(xiàng)名為“功率調(diào)整演示火星引擎”的熱核推進(jìn)系統(tǒng)的研究，并計(jì)劃于2026年進(jìn)行樣機(jī)測(cè)試，同時(shí)希望21世紀(jì)30年代在執(zhí)行可能的火星貨運(yùn)任務(wù)時(shí)進(jìn)行飛行測(cè)試。美國(guó)防部高級(jí)研究計(jì)劃局則在開(kāi)展一項(xiàng)代號(hào)為“敏捷地月空間行動(dòng)演示火箭”項(xiàng)目的研究。該火箭的核心是一個(gè)小型核反應(yīng)堆，鈾-235在反應(yīng)堆中發(fā)生裂變反應(yīng)釋放的能量，加熱貯箱中的液氫（起始儲(chǔ)存溫度將低于零下253攝氏度），使之隨著溫度的升高而迅速膨脹并從航天器后部的噴嘴中噴出，產(chǎn)生推力。“敏捷地月空間行動(dòng)演示火箭”可以驅(qū)動(dòng)航天器在短短數(shù)小時(shí)內(nèi)飛升至距地球近3.6萬(wàn)千米的對(duì)地靜止軌道。而使用化學(xué)燃料火箭的衛(wèi)星進(jìn)入同樣的軌道則需要耗時(shí)數(shù)天。且使用大功率核動(dòng)力使衛(wèi)星有足夠的能量實(shí)施經(jīng)常性的、大范圍的變軌機(jī)動(dòng)，增加潛在對(duì)手預(yù)測(cè)其飛行路線(xiàn)的難度，生存能力更強(qiáng)。2023年7月26日，美國(guó)家航空航天局和國(guó)防部高級(jí)研究計(jì)劃局宣布，“敏捷地月行動(dòng)演示火箭”項(xiàng)目計(jì)劃最早于2027年在太空測(cè)試一枚核動(dòng)力推進(jìn)火箭。

航天活動(dòng)的“天選”動(dòng)力

目前，航天器使用的空間電源包括化學(xué)電池、太陽(yáng)能電池陣-蓄電池組聯(lián)合電源、核電源三類(lèi)?；瘜W(xué)電池的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，性能可靠，工作電壓平穩(wěn)、電阻小，適合大電流放電；缺點(diǎn)是壽命短，一般不超過(guò)一個(gè)月，低溫性能差，功率較小，最大到數(shù)百瓦。太陽(yáng)能電池陣-蓄電池組聯(lián)合電源是現(xiàn)階段應(yīng)用最為廣泛的空間電源，技術(shù)成熟，性能可靠，壽命長(zhǎng)，功率也較大，可達(dá)數(shù)十千瓦。但其存在的主要問(wèn)題是依賴(lài)太陽(yáng)光照條件、生存能力較差等。

相對(duì)而言，核電源更適合遂行多樣化的航天任務(wù)。一是能量密度大，易實(shí)現(xiàn)大功率供電。研究表明，當(dāng)功率超過(guò)50千瓦且持續(xù)工作時(shí)間超過(guò)一個(gè)月時(shí)，太陽(yáng)能電池陣-蓄電池組聯(lián)合電源在質(zhì)量和體積方面都不盡如人意。但與太陽(yáng)能供電系統(tǒng)比質(zhì)量基本固定不同，空間核反應(yīng)堆電源的比質(zhì)量隨功率的增加反而大大降低。功率越大，空間核動(dòng)力的比質(zhì)量?jī)?yōu)勢(shì)越明顯。并且，在以高分辨率雷達(dá)為代表的近地軌道大功率航天活動(dòng)中，過(guò)大的太陽(yáng)能電池板翼面會(huì)對(duì)衛(wèi)星姿態(tài)控制和雷達(dá)信號(hào)質(zhì)量產(chǎn)生嚴(yán)重的負(fù)面影響。相比之下，空間核反應(yīng)堆電源功率可達(dá)數(shù)兆瓦，且具有在一定時(shí)限內(nèi)將額定功率提高2～3倍的能力。

二是核電源屬于自主能源，不依賴(lài)太陽(yáng)光輻射。盡管20世紀(jì)80年代后太陽(yáng)能電池技術(shù)相對(duì)成熟，并得到廣泛應(yīng)用，但顧名思義，太陽(yáng)能電池需要合適的太陽(yáng)光照條件。當(dāng)與太陽(yáng)距離超過(guò)5個(gè)天文單位時(shí)（天文單位為

天文學(xué)上的長(zhǎng)度單位，1個(gè)天文單位為149，597，870，700米），太陽(yáng)能電池組的效率將下降到不可接受的水平；反之，當(dāng)距離太陽(yáng)不足0.4個(gè)天文單位時(shí)，由于過(guò)熱，太陽(yáng)能電池組實(shí)際上也不能應(yīng)用。木星距離太陽(yáng)約5個(gè)天文單位，其太陽(yáng)能利用效率大約為地球的1/25。更不用說(shuō)陽(yáng)光照不到的情況了。例如，在月球任一地點(diǎn)，月夜期內(nèi)太陽(yáng)能電池均無(wú)法使用。

三是環(huán)境適應(yīng)性好，生存能力強(qiáng)。太陽(yáng)能電池陣結(jié)構(gòu)復(fù)雜、展開(kāi)面積大，易受空間碎片、隕石打擊，也易受輻射等因素影響，難免造成破損，導(dǎo)致性能下降甚至失效，生存能力較差。此外，地外星體表面惡劣、嚴(yán)酷的自然環(huán)境，也進(jìn)一步限制了太陽(yáng)能的應(yīng)用。例如，火星表面風(fēng)速通常為6～8米/秒，斜坡處和沙塵暴期間風(fēng)速更是達(dá)到40米/秒，太陽(yáng)能電池翼面容易堆積沙粒，致使太陽(yáng)能利用效率急劇下降。再例如，木星周?chē)膹?qiáng)輻射帶，也會(huì)導(dǎo)致太陽(yáng)能電池板效率大幅下降。相比之下，核電源具有很強(qiáng)的抗空間碎片撞擊能力，可以在沙塵暴、高溫、帶電粒子輻射等惡劣條件和危險(xiǎn)環(huán)境下工作。

月球、深空探測(cè)和高分辨率對(duì)地觀(guān)測(cè)的必然選擇

發(fā)展面向月球、深空探測(cè)和高分辨率對(duì)地觀(guān)測(cè)等重大航天活動(dòng)的大型航天器，已成為各航天大國(guó)競(jìng)相追逐的目標(biāo)，而大型航天器則必然需要大功率電源，在這方面，空間核動(dòng)力也優(yōu)勢(shì)明顯。

支持以月球、火星基地為代表的地外星體表面基地任務(wù)。月球是地球的衛(wèi)星，是距離地球最近的自然天體，月球還可以作為人類(lèi)進(jìn)行深空探測(cè)的“中轉(zhuǎn)站”，故而月球成為人類(lèi)深入探測(cè)和開(kāi)發(fā)應(yīng)用的第一目標(biāo)星球?；鹦蔷嚯x地球稍遠(yuǎn)，不過(guò)仍屬地球的“近鄰”，更關(guān)鍵的是，火星表面環(huán)境特征與地球較為相似，一直以來(lái)都被認(rèn)為可能存在外星生命、可成為人類(lèi)的第二個(gè)棲息地。因此，登陸月球、火星，并在月球、火星建立科研基地，就被各航天大國(guó)提上議事日程。

然而，不論是月球基地，還是火星基地，都需要大功率電源來(lái)維持基地溫度、設(shè)備運(yùn)行以及與地面通信聯(lián)絡(luò)等基本功能。月球夜間可達(dá)零下180攝氏度，火星夜間環(huán)境溫度也低至零下100攝氏度，且均距地球較遠(yuǎn)，需要消耗大量的電能來(lái)維持溫度適宜的工作、生活環(huán)境以及與地球的通信聯(lián)絡(luò)等。而根據(jù)已有的月球或火星基地設(shè)想，小型基地一般需要100千瓦量級(jí)的電功率。更不用說(shuō)大中型永久基地的電能消耗了。故而，核電源成為最具技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)力的選擇。

適應(yīng)木星及遠(yuǎn)行星探測(cè)任務(wù)快速、多天體連續(xù)觀(guān)測(cè)的發(fā)展趨勢(shì)。在實(shí)施木星及遙遠(yuǎn)行星探測(cè)任務(wù)時(shí)，由于距離地球過(guò)遠(yuǎn)，若僅利用行星的引力調(diào)整或改變探測(cè)器的飛行軌道，不僅飛行時(shí)間長(zhǎng)、探測(cè)效率低，且一次僅能實(shí)現(xiàn)對(duì)單個(gè)天體的探測(cè)。而利用大功率核電源提供動(dòng)力，則可加快飛行速度，縮短到達(dá)行星軌道的時(shí)間。例如，已經(jīng)被取消的美國(guó)木星冰月衛(wèi)星軌道器，就提出一次連續(xù)探測(cè)木星、

木衛(wèi)二、木衛(wèi)三和木衛(wèi)四的要求。這類(lèi)任務(wù)需突破星體巨大引力，要求電源的輸出功率也較大，通常達(dá)100千瓦甚至是兆瓦量級(jí)。木星覆冰衛(wèi)星軌道器總重約20噸，設(shè)計(jì)壽命為20年，包括1個(gè)550千瓦的核反應(yīng)堆、1個(gè)2千瓦的太陽(yáng)能電池陣和8個(gè)30千瓦的離子發(fā)動(dòng)機(jī)。正因如此，目前世界上已發(fā)射或處于研制階段的木星及以遠(yuǎn)行星的探測(cè)器均使用核電源。

保障高分辨率對(duì)地觀(guān)測(cè)對(duì)航天器電能的供給。高分辨率包括高空間分辨率和高時(shí)間分辨率。分析表明，處在1000～3000千米軌道的雷達(dá)衛(wèi)星，電功率需求在50～200千瓦之間；處于地球靜止軌道的合成孔徑雷達(dá)，若要求空間分辨率達(dá)到1.5米，則需約2兆瓦的電功率支持。由于雷達(dá)要求全天時(shí)全天候工作，故而衛(wèi)星平臺(tái)必須配備大功率電源。此外，大容量通信衛(wèi)星也要求大功率電源提供動(dòng)力。

滿(mǎn)足驅(qū)動(dòng)天基定向能武器對(duì)大功率電源的要求。近年來(lái)，國(guó)際上掀起了對(duì)天基微波技術(shù)、大功率激光、粒子束武器等定向能武器和技術(shù)的研究熱潮。這些技術(shù)、武器實(shí)際上也需要百千瓦甚至兆瓦級(jí)的功率來(lái)支撐。計(jì)算表明，輸入功率為200千瓦的微波源可以滿(mǎn)足重復(fù)使用的天基高功率微波武器對(duì)電能的需求。該功率范圍的微波武器可對(duì)距離500千米處目標(biāo)達(dá)成毀傷級(jí)別的破壞效果。而空間核電源可謂高功率微波源的理想選擇。至于激光武器，俄羅斯著名量子力學(xué)專(zhuān)家列弗·里夫林曾說(shuō)過(guò)：“量子核子學(xué)所追求的神圣目標(biāo)就是γ射線(xiàn)激光器。”因?yàn)棣蒙渚€(xiàn)的能量是目前X射線(xiàn)的1000倍，而從“核子反應(yīng)堆”中直接引出γ射線(xiàn)，可以用來(lái)制造能量更高、威力更大的γ射線(xiàn)激光武器。換言之，天基激光武器要達(dá)到γ射線(xiàn)的能級(jí)，依靠化學(xué)激光和太陽(yáng)能電池陣都是不現(xiàn)實(shí)的，只能依靠核反應(yīng)堆電源。粒子束武器是干擾、破壞、癱瘓電子器件和設(shè)備的有效手段。粒子束武器的原理雖不復(fù)雜，但必須有強(qiáng)大的脈沖電源來(lái)驅(qū)動(dòng)，而對(duì)應(yīng)衛(wèi)星平臺(tái)的電源系統(tǒng)需百千瓦級(jí)的電功率，空間核反應(yīng)堆電源無(wú)疑為最佳選擇。此外，利用天基電子干擾衛(wèi)星破壞敵方衛(wèi)星通信、定位系統(tǒng)，降低敵方通信效率、導(dǎo)航定位精度甚至使其失去作用，則必將對(duì)戰(zhàn)爭(zhēng)勝負(fù)產(chǎn)生決定性影響。

需求牽引：高效、安全、大功率

需求決定發(fā)展，空間核動(dòng)力也不例外。

同位素電/熱源亦推陳出新。早在1961年6月，美國(guó)便在世界上第一顆核動(dòng)力航天器子午儀4A號(hào)軍用導(dǎo)航衛(wèi)星上使用了同位素電池，阿波羅11號(hào)載人飛船則在其早期的科學(xué)試驗(yàn)包中使用了2個(gè)同位素?zé)嵩?。也正是“阿波羅”計(jì)劃，使得美國(guó)航天器同位素技術(shù)逐步趨于成熟。蘇聯(lián)也于20世紀(jì)60年代中后期掌握了同位素電/熱源的關(guān)鍵技術(shù)，并啟動(dòng)了钚-238生產(chǎn)線(xiàn)。同位素電/熱源經(jīng)過(guò)數(shù)十年的飛行驗(yàn)證，技術(shù)成熟度高，安全性好，已進(jìn)入可持續(xù)發(fā)展時(shí)期。不過(guò)，由于钚-238受到嚴(yán)格管制，且供應(yīng)短缺，加之其半衰期為87.7年，由放射性衰變產(chǎn)生的熱量會(huì)擴(kuò)散較長(zhǎng)時(shí)間，故而應(yīng)用受限。因此，美國(guó)正尋求半衰期更短、“熱力密度高得多”的替代品。據(jù)報(bào)道，有望成為钚-238替代品的元素為鈷-60，其半衰期為5.3年。俄羅斯國(guó)家原子能公司此前曾表示，莫斯科鋼鐵和合金學(xué)院推出了一種基于同位素鎳-63的小型核電池原型。鎳-63的半衰期為100年。

大功率電源成主要方向。載人火星探測(cè)、太空拖船、軌道轉(zhuǎn)移器和天基武器等都需要兆瓦級(jí)及以上的大功率動(dòng)力。據(jù)報(bào)道，俄羅斯從2010年起一直進(jìn)行配備兆瓦級(jí)核動(dòng)力推進(jìn)裝置的太空拖船宙斯號(hào)的研制工作。其基本原理是：反應(yīng)堆通過(guò)核裂變釋放熱量，加熱流過(guò)反應(yīng)堆的氣體，氣體被加熱后驅(qū)動(dòng)渦輪，渦輪帶動(dòng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生電能。俄官員表示，擬于2030年將宙斯號(hào)送入軌道進(jìn)行飛行試驗(yàn)。除通過(guò)裂變反應(yīng)產(chǎn)生能量外，據(jù)《西班牙人報(bào)》網(wǎng)站2022年12月6日?qǐng)?bào)道，英國(guó)航天局已宣布，將資助英國(guó)企業(yè)脈沖星聚變公司研發(fā)基于聚變反應(yīng)的、功率為兆瓦級(jí)的發(fā)動(dòng)機(jī)。研究指出，使用這種發(fā)動(dòng)機(jī)“能將前往火星的旅程縮短一半，并允許在太陽(yáng)系外執(zhí)行任務(wù)”。

提升效率是重要課題。空間核動(dòng)力已走過(guò)半個(gè)多世紀(jì)的發(fā)展歷程，取得了豐碩成果。多個(gè)使用放射性熱源和反應(yīng)堆電源的航天器已進(jìn)入近地空間和遙遠(yuǎn)的深空，美國(guó)旅行者2號(hào)探測(cè)器已經(jīng)飛出太陽(yáng)系。在此過(guò)程中，空間核動(dòng)力的效率也逐步得到提升。例如，同位素電池電功率質(zhì)量比從“子午儀”的約2.6瓦/千克提升至20世紀(jì)80年代美國(guó)研制的通用熱源同位素電池的5.1瓦/千克左右；核反應(yīng)堆電源的熱電轉(zhuǎn)換效率也從SNAP-10A的約1.6%提升到“裂變表面能”設(shè)施的約21.5%。測(cè)試表明，美國(guó)航空航天局支持的變比沖磁等離子體發(fā)動(dòng)機(jī)的效率高達(dá)60%，是目前效率最高的核推進(jìn)設(shè)備。但客觀(guān)而論，在空間核動(dòng)力中，核能利用效率仍不甚理想。美國(guó)的SNAP-10A、蘇聯(lián)發(fā)射的32顆使用BUK反應(yīng)堆電源的海洋監(jiān)視衛(wèi)星均采用溫差發(fā)電，蘇聯(lián)1987年發(fā)射的兩顆使用TOPAZ反應(yīng)堆電源的衛(wèi)星采用熱離子發(fā)電，這些發(fā)電方式皆為靜態(tài)轉(zhuǎn)換發(fā)電方式。靜態(tài)轉(zhuǎn)換有其優(yōu)點(diǎn)，例如沒(méi)有轉(zhuǎn)動(dòng)部件，工作較可靠，使用壽命較長(zhǎng)，空間姿態(tài)控制也相對(duì)容易，但不足之處是轉(zhuǎn)換效率較動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)換低。例如，采用靜態(tài)轉(zhuǎn)換的放射性同位素電源的轉(zhuǎn)換效率不足7%，但采用動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)換的放射性同位素發(fā)電系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換效率可達(dá)25%。據(jù)報(bào)道，宙斯號(hào)太空拖船的核動(dòng)力將采用動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)換方式。對(duì)航天活動(dòng)而言，提升效率的意義不言而喻，其不僅可以節(jié)省大量核燃料和工作介質(zhì)，還可使困擾大功率核動(dòng)力航天器的散熱問(wèn)題得到緩解，故而成為空間核動(dòng)力研究的重要課題。

核安全問(wèn)題受到持續(xù)關(guān)注。蘇聯(lián)切爾諾貝利核事故、日本福島核事故在社會(huì)上造成巨大恐慌，讓公眾對(duì)核安全心生疑慮。同樣，空間核動(dòng)力裝置的安全問(wèn)題如果處理不好，勢(shì)必也會(huì)影響其健康發(fā)展與持續(xù)進(jìn)步。

推進(jìn)空間核動(dòng)力安全，需重點(diǎn)關(guān)注以下問(wèn)題。一是核燃料的安全。地面商用核電站通常采用豐度3%～5%的鈾-235，而空間核反應(yīng)堆為了減小臨界質(zhì)量，往往使用豐度高達(dá)90%及以上的鈾-235。該豐度的鈾-235可直接用于制造原子彈，故而需要更高級(jí)別的警戒與保護(hù)。

二是增強(qiáng)空間核動(dòng)力裝置自身的安全性。確保其即使在發(fā)射、在軌運(yùn)行、壽終等階段發(fā)生意外時(shí)盡可能將對(duì)太空環(huán)境、大氣環(huán)境、水環(huán)境、

土壤環(huán)境、地質(zhì)環(huán)境和生物環(huán)境的負(fù)面影響降至最低限度。據(jù)“美國(guó)太空網(wǎng)”報(bào)道，為確保安全，“敏捷地月空間行動(dòng)演示火箭”的核發(fā)動(dòng)機(jī)到達(dá)軌道后才正式啟動(dòng)，軌道高度約700～2000千米。在這個(gè)高度范圍內(nèi)，“敏捷地月空間行動(dòng)演示火箭”克服大氣阻力落回地球需要很長(zhǎng)的時(shí)間，在降落地面前可耗盡所有的核燃料。

三是防止核動(dòng)力衛(wèi)星意外重返大氣層。1978年1月，一艘在低地球軌道運(yùn)行的蘇聯(lián)宇宙954號(hào)衛(wèi)星在任務(wù)結(jié)束時(shí)因?yàn)榉磻?yīng)堆未能與衛(wèi)星分離，無(wú)法升入足夠高的“墓地軌道”，結(jié)果載有空間反應(yīng)堆電源的衛(wèi)星再入大氣層并解體，最終在加拿大西北部領(lǐng)土上傾灑了大量帶有放射性的碎片。以此為鑒，蘇聯(lián)對(duì)空間核反應(yīng)堆電源進(jìn)行了重新設(shè)計(jì)，以確保再次出現(xiàn)類(lèi)似事故時(shí)放射性物質(zhì)能夠在高空被燒毀并完全擴(kuò)散。

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