据2024年10月18日报道，美国太空军已资助一项核电推进项目。该项目由密歇根大学牵头，汇集了由大学和企业组成的国家队，致力于将化学推进火箭核电推进系统集成。
图片来源：William Hurley，密歇根大学等离子动力学和电推进实验室
该项目新成立了空间动力和推进敏捷性、响应性和弹性研究所，涉及8所大学和 14 家企业。任务是研制一种基于核微反应堆的电推进系统，将化学推进与电推进的优点结合起来。
目前，航天器的推进系统分为化学推进和电推进，通常都由太阳能供电。化学火箭虽然推力较大，但很快耗尽推进剂。另一方面，电推进更省推进剂，但缺乏关键机动所需的速度。
美国太空军希望研制一种推进系统，使航天器既能快速机动，同时还不会受推进剂携带量的限制。
电推进的主要挑战之一是找到可靠的电源来产生足够的电力提高机动速度。密歇根大学副教授兼该研究所所长本杰明·乔恩斯强调，这些系统的电力需求远远超过太阳能电池板所能提供的。
例如，国际空间站（ISS）可产生约 100 千瓦的电力，但它需要两个足球场大小的大型太阳能电池阵列，这对于许多太空任务来说是不切实际的。
为了应对这一挑战，该团队正在开发一种核微反应堆，来为电推进系统供电。
与传统的由太阳能供电的推进系统不同，这种微反应堆供电方案更紧凑、可持续、可靠性高。该团队正在努力将反应堆的热量转化为电力，然后将电力转化为推力。
该系统还将包括一个用于快速机动的化学推进组件，确保航天器实现即时的大推力和持续时间较长的大推力。
该项目涵盖从热转换到燃料效率等多项创新技术。
例如，超安全核技术公司（Ultra Safe Nuclear Corp.）正在设计一种轻型核微反应堆，而密歇根大学的研究人员将模拟微反应堆的输出数据，用来测试系统的其他组件。
2个小组专注于将微反应堆的热能转化为电能。密歇根大学和 Spark Thermionics 正在研究热电子发射电池（thermionic emission cells），该电池利用空间和反应堆之间的热差来产生电流。
另一个团队与 Antora Energy 合作，正在开发热光伏发电——类似于太阳能电池，但旨在将热量而不是光转化为电能。
该项目正在探索三种不同的电推进技术：霍尔推力器、外加场磁等离子体推力器和电子回旋共振推力器。
每种推进技术都需要于一个将推进剂转化为气体的系统，以及一个阴极来中和航天器中积聚的电荷。
此外，密歇根大学和宾夕法尼亚州立大学正在研究一种新的化学推进概念，而基准空间系统公司将提供一个已经开发的商业火箭系统用于概念验证测试。
信息来源：
[1] Space Force funds $35m for next-gen nuclear microreactor spacecraft propulsion[EB/OL]. [2024-10-24]. https://www.innovationnewsnetwork.com/space-force-funds-35m-for-nuclear-microreactor-space-propulsion/52040/.
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