隨著NASA對阿提米絲計畫進行調整，普華永道發布報告預測月球經濟到2050年將產生1270億美元收入。專家警告稱，決定月球表面活動能否長期持續的關鍵，不僅在於運輸能力，更在於替代能源基礎設施的建設。
NASA近日宣布對其月球登陸項目阿提米絲計畫進行重大調整。此前，載人月球任務原定於2028年實施，而NASA現決定增加一個過渡步驟，計劃於2027年提前一年在地球軌道上測試商業著陸器。
這一調整旨在降低任務風險，是在近期阿提米絲計畫多次延期以及2月份暴露出的安全隱患之後，向更加漸進式任務設計轉變的體現。儘管如此，專家們指出，運輸問題僅是整體方程式中的一部分。
普華永道最新發布的《月球市場評估報告》同樣凸顯了月球經濟日益增長的商業價值，預測到2050年總收入將達1273億美元，並將太陽能系統列為優先發展技術之一。
然而，深空能源公司（Deep Space Energy）首席執行官米哈伊爾斯·謝帕斯基斯（Mihails Scepanskis）指出，太陽能並非月球表面作業的終極解決方案，在任何長期任務啟動之前，必須探索替代能源方案，以釋放月球經濟的發展潛力。
"我們已經從地球上的經驗中吸取了教訓——能源需求不能作為事後才考慮的問題，否則必將付出代價。在討論資源勘探任務、商業運營或月球表面永久設施時尤為如此，"他表示，"可靠的月面能源供應至今仍是月球開發中最大的缺口之一。"
目前，太陽能是未來月球經濟中主要提議採用的能源之一。然而，月球上的環境條件遠比地球嚴苛——月球上的一個夜晚相當於地球約14天，在此期間太陽能板停止發電，僅依靠電池和非太陽能電源維持系統運轉。
此外，月夜期間溫度可降至零下170攝氏度以下，設備和電池均需消耗額外能源進行加熱。
"由於漫長的黑暗期，單純依賴大型蓄電池系統將帶來巨大的載荷負擔。任何長期月球任務都必須具備可靠的非太陽能發電能力，以在不突破預算的情況下安全度過月夜，"謝帕斯基斯補充道。
在此背景下，全球主要大國正日益將核能定位為支撐長期月球活動的基礎。上個月，NASA與美國能源部共同承諾，將在2030年前研發出一套月面核裂變反應堆。俄羅斯也表示，計劃在2030年代中期推進核動力月球站的建設方案。
謝帕斯基斯認為，在探討未來能源系統時，月球上的移動能力同樣不可忽視。大型裂變反應堆未來或許能為固定月球基地提供電力，但這屬於局部化解決方案，無法滿足移動平台的運行需求。
"月球上沒有電網，"他說，"反應堆可以為基地基礎設施供電，但遠離固定設施執行任務的月球車、偵察飛行器和勘探任務必須自備可靠的電源。"
他認為，對月球經濟運轉至關重要的持續探索和資源評估，將依賴於緊湊型非太陽能技術，例如基於放射性同位素的電力系統。
"想像一下，你穿越到了西部拓荒時代，卻開著一輛汽車。你需要從東海岸開到西海岸，但沿途沒有任何加油站或基礎設施，最終燃料耗盡，車輛也就成了廢鐵，"謝帕斯基斯如此比喻道。
"月球上的情形與此類似——裂變反應堆或大型太陽能裝置可以為固定基地提供電力，但一旦月球車或偵察任務遠離基地行動，尤其是在漫長的月夜期間，根本沒有'加油站'可用。移動作業需要能夠在整個月夜期間獨立運行的機載電源。"
以深空能源公司為例，該公司正在研發專為移動場景設計的緊湊型放射性同位素電力系統。謝帕斯基斯透露，制約此類系統規模化應用的主要瓶頸，在於航天級放射性同位素燃料的供應有限且成本高昂。
"轉換效率決定了現有供應量能夠實際支撐多少次任務。如果能從等量放射性同位素中產生更多電能，就可以在不增加材料需求的前提下擴大部署規模。"
與目前在深空及行星探測任務中廣泛應用的傳統熱電式放射性同位素髮電機不同，深空能源公司採用的是一種改良型斯特林循環轉換方案。
過去，斯特林系統因包含多個運動部件而存在可靠性方面的權衡取捨。謝帕斯基斯表示，這一新型設計通過以簡化的熱聲架構取代傳統雙自由活塞配置，有效解決了上述局限——將運動部件數量減少至單個活塞，並取消了諧振器，使系統轉換效率提升最高達五倍。
該技術設計採用從商業核廢料中提取的鎇-241作為燃料，為受限的航天級同位素供應鏈提供了一條替代路徑。
"太陽能將繼續在日間作業中發揮關鍵作用，核反應堆將為固定基地提供電力，而緊湊型非太陽能系統將實現移動作業的能源保障，"謝帕斯基斯總結道，"月球的可持續運營，需要上述所有方案協同配合。"
Q&A
Q1：為什麼太陽能不足以支撐月球長期任務？
A：月球上的一個夜晚相當於地球約14天，期間太陽能板完全停止發電。加之月夜溫度可降至零下170攝氏度以下，設備和電池還需額外能源加熱維持運轉。若單靠大型蓄電池儲能，將帶來巨大載荷負擔，嚴重影響任務經濟性。因此，太陽能僅適合日間作業，無法獨立支撐月球長期任務的全天候能源需求。
Q2：月球核裂變反應堆能解決所有能源問題嗎？
A：核裂變反應堆適合為固定月球基地提供穩定電力，但並不能解決全部問題。由於月球上沒有電網，遠離基地執行任務的月球車、偵察飛行器和勘探設備必須自備獨立電源。因此，裂變反應堆屬於局部化解決方案，仍需緊湊型放射性同位素電力系統等移動能源技術作為補充，才能真正實現月球探索的全面覆蓋。
Q3：放射性同位素電力系統在月球應用中面臨哪些挑戰？
A：當前主要挑戰在於航天級放射性同位素燃料供應有限且成本高昂。提升轉換效率是擴大部署規模的關鍵——從等量燃料中獲取更多電能，可在不增加材料需求的前提下支撐更多任務。深空能源公司採用改良型熱聲斯特林架構，將運動部件減少至單個活塞，轉換效率最高可提升五倍，並以商業核廢料中的鎇-241作為燃料來源，有望緩解供應瓶頸。
