嫦娥五號勝利歸來，捎回月球土特產三斤半，大長了國人的志氣！嫦五成功之後，探月工程下一個大目標當然是載人登月，而再下一步就是建設月球基地，開發資源了。不知各位想過沒有，在月球上建立長期執行的基地，應該用什麼來發電？燒煤肯定是沒戲了，“水洗”的都不行！甚至太陽能也不給力，只能用核反應堆，而且是特殊的空間反應堆來發電。作為我國在載人登月領域最大的競爭者，美國人就計劃在2027年將核反應堆送上月球，實現為月球基地供電。

未來的月球基地

為啥月球基地必須用核電呢？這回人馬君就和大家聊一聊月亮上的核電站，看看為什麼要建，以及建什麼樣的反應堆。

為什麼在月球上要用核能發電？

這個問題人馬君在之前核電池的文章提到過：月球被地球潮汐鎖定，自轉週期與公轉週期相同，都是28天，也就是說，月夜的長度達到了半個月！這可是零下180度的極寒之夜，如果你不想冬眠的話，不僅要用電，還是有供熱，不然就凍成冰封王座了！而想靠在白天用太陽能發的電來支撐月夜的消耗，基本是做不到的，或者說成本難以承受。在這種情況下，就輪到專幹重活的核能出馬了。

玉兔二號就使用了核同位素熱源來熬過月夜

在月球上用核能發電，可以選擇用反應堆或者同位素電池。但同位素電池的功率較小，關鍵是鈽238等材料實在是貴出天際，驅動個小裝置沒問題，要實現大規模發電真是承受不起。而核反應堆雖然也不便宜，但鈾燃料畢竟唾手可得，功率也可以做得比較大，為月球供電實在是當仁不讓！

哪種反應堆能上月球使用？

但並不是所有的反應堆都可以用在月球上，比如常見的壓水堆核電站，它需要經常補充水源，還需要用空氣或海水來帶走廢熱，在月球上根本不具備這些條件。所以必須使用經過特殊設計的空間堆，不依賴水的供應，也不依賴冷卻條件，實現“無依託”發電。

核電站對水的依賴程度很高

空間堆堆型的選擇有多種，目前比較流行的是用熱管堆，利用熱管中液態金屬的相變來帶走堆芯熱量，傳遞給熱電轉換元件，或是斯特林發動機，實現由熱能向電能的轉化。美國的KiloPower空間堆就採用了效率相對較高的斯特林發動機，這種發動機與內燃機和汽輪機不同，是一種外燃機，用氦氣作工質，可以發出1到10千瓦的電力，要知道好奇號帶的核電池功率才125瓦，相比之下空間堆的發電功率要大得多，甚至還可以更大。

採用熱管冷卻的KiloPower空間堆

有心的網友還是會有疑問：不論用哪種發電方式，效率都不高，還是有大量的廢熱要排出，地球上的核電站可以用空氣或海水來排廢熱，月球上一片真空，反應堆的廢熱往哪裡排呢？只能用一個辦法：輻射散熱。根據黑體輻射定律，只要有溫度，就會向外輻射熱量，而且面積越大，散熱能力越強。在真空中沒辦法熱傳導，那就造一個很大很大的輻射散熱片，功率越大散熱片就越大，所以大家會看到空間堆都帶著一個巨大的“蘑菇頭”，這個就是輻射散熱裝置。

KiloPower空間堆巨大的輻射散熱片

月亮上的核電站不再遙遠

還有朋友問，在月球上建反應堆，太科幻了，應該是很遙遠的事兒吧！人馬君曾經也這麼認為，但現在事情起了變化：美國早已開始了雄心勃勃的“阿爾忒彌斯”計劃，打算在2024年實現重返月球。畢竟美國在1960年代花了250億美元來搞載人登月，如今卻被無數人質疑說是造假，這口惡氣實在咽不下去。而且現在中國航天的進展一日千里，NASA都開始焦慮，如果被我國先一步實現載人登月，它面子上可就掛不住了。

阿波羅登月屢屢被人質疑

當年的阿波羅計劃是到此一遊，除了登月艙作為月球站又工作了幾年之外，什麼也沒留下，這次的“阿爾忒彌斯”計劃顯然志向遠大，會在月球上建立長期的存在。日前美國已經簽署備忘錄，要求研究空間堆，期望在2027年年底前，在月球表面建立核電站。其實，建核電站的目的是為了支援月球基地，而美國一旦建成月球基地，就意味著它成功實施了對月球的“跑馬圈地”，用心可謂良苦。

四臺空間堆足以供應一座月球或火星基地用電

當然，要想建設月球核電站可並非易事，起碼運載火箭需要實現兩點：運力要夠大，安全係數要夠高。KiloPower反應堆單臺重量高達1.6噸，一個月球或火星基地需要4臺，還需要配備著陸器來降落在月面，對火箭的要求非常高。更重要的是，這裡面裝了貨真價實的核燃料，一旦發射失敗墜落在地球上，會吃不了兜著走！所以火箭必須要極其可靠。目前NASA為重返月球而建造的SLS巨型火箭已經漸漸成形，也許用不了幾年，月球上就會出現真正的核電站呢！那麼問題來了，中國要不要跟呢？

可媲美土星五號的SLS太空發射系統巨型火箭