太空燃料（太空燃料）

概述

太空燃料，氦3是地球上极为稀有的同位素，它可以激发出极高的能量。在聚变反应堆中，投入1公斤这种物质，可以产生10兆瓦的电力。投入33公斤，便可满足整个美国1年所需的电能。因此氦3有“太空燃料”之称。由于地球十分缺乏这种燃料，科学家的脑筋便转向天外。他们发现月球竟是“太空燃料”的宝库。月球地表的泥土蕴含着极丰富的氦3。

科学研究

美国威斯康辛州立大学的科学家，正着手设计登月采集氦3的装置。他们计划发射一艘带有采集装置的宇宙飞船飞至月球，放出挖土机挖取泥土，然后利用另外的装置从泥土中提炼出氦3来，再用太阳能反射器将氦3加热至700℃，液化浓缩到适当的密度，然后运回地球。

在距离地球 180 亿公里之外，旅行者 1 号正穿越太阳系的外沿，如果它的设备没有出错，那么这个探测器终于将要进入未知领域———寒冷广袤的星际空间。这场旅程已经持续了 35 年。旅行者 1 号之所以能有如此长的寿命，要感谢它的温暖的心脏钚-238.这种放射性材料是核武生产的一个副产品，在衰变的过程中释放热能，热能又被转化为电力用于驱动旅行者 1 号上的设备。在接下来 10 年甚至更长的时间里，这个探测器将继续将信号传回地球，直到消失在无尽的宇宙空间中。

提供能源

自上世纪60 年代以来，钚的同位素在远距离太空任务中扮演了关键角色，主要被用在执行远程太空任务的探测器上。由于远离太阳，这些探测器无法使用太阳能电池板提供动力。比如木星探测器伽利略号、先驱者号行星探测器、旅行者号探测器，还有土星探测器卡西尼号都依靠钚同位素提供动力。

按照CSNR 的建议，将钚-238投入商业化生产可以减轻税收负担，但是这样做可能带来安全隐患。钚是已知最危险的放射性物质之一，它的同位素可释放强大的阿尔法粒子，如果吸入将会致命。还不如将重启生产线需要的时间和金钱用于研究更安全的替代燃料。

钚-238在所有的 NASA 远距离太空任务中都扮演了关键角色，这不是没有原因的：这种材料在释放阿尔法粒子时产生热能，半衰期长达 87 年，衰变速度极慢。封闭在放射性同位素热电发生器中，衰变的钚让热电偶升温，创造电力。每克钚- 238可产生约0 .5瓦电力。每年，NASA 平均要使用 2000 克左右的这种材料用于驱动各种探测器。

钚- 238生产起来非常昂贵。传统的方法是将一堆镎-237放在一个强大的核反应堆中，用中子对其进行长达 1 年的辐射。然后还需要经过一系列的提纯步骤，才能将钚-238从其他的裂变产物中分离出来。

提取方式

有一种更简单的生产方式。关键在于采用机械补料生产线，围绕反应堆芯建一条环形管道。包含少量镎-237的胶囊被不断地沿着管道向前推进，每个胶囊在反应堆中停留数天。当它们从另一端出来时，钚-238被提取出来，剩下的镎-237再被送回生产线。每一次仅有约0 .01% 的镎被转换成钚。因此要得到 NASA 所需的上千克的数量，这个过程需要重复几千次。

这一技术具有一些显著优势，包括缩短辐射时间，使裂变产物减少，从而让之后的化学分离过程简化，并可减少放射性垃圾的产生。此外这种方法可以采用运作成本要小得多的小型反应堆。豪甚至提议让生产商业化，NASA 和国防部只需要购买最终成品，无需为生产过程投入资金。

遵循牛顿的平方反比定律，阳光强度随着和太阳的距离加大而降低。如此看来太阳能似乎不适合远离太阳的空间任务。比如在冥王星的轨道上，2000平方米的阳光所产生的能量仅仅相当于地球轨道上 1 平方米的阳光。然而2011年，NASA 发射了第一个采用太阳能的木星探测器朱诺号。朱诺号依靠 3 个 10 米长的太阳能电池板产生动力。据2007 年的一份 NASA 报告，即使在比木星更远的地方，探测器依然可以使用太阳能。