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全球首颗商用核动力有效载荷卫星成功入轨
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- 荷鲁斯快报
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美国公司City Labs近日宣布，其搭载核动力有效载荷的试验卫星已顺利进入近地轨道，成为全球首颗搭载商用核动力载荷升空的卫星。该卫星以“Betavoltaic Orbital High-Reliability”（简称BOHR）立方星形式搭载在SpaceX的Falcon 9运载火箭上，通过“Transporter-17”拼车任务发射升空，旨在演示以氚为能源的空间核电技术。
早在1957年人类发射第一颗人造卫星之前，利用核能进行航天推进与供电的设想就已被认真讨论。进入太空时代后，美国和苏联相继在多颗军用及实验卫星上采用核电系统，尤其是在雷达侦察、气象监测等需要高功率、而太阳能电池板难以满足需求的任务中。随着卫星太阳能阵列面积与效率的提高，以及航天电子设备的功耗大幅下降，此类核电系统逐渐被限制在前往外太阳系的深空探测任务中使用。近年，美国国防部开始重新审视轨道核电技术，希望为军事卫星打造更稳健、更不易受攻击且安全性高于传统铀、钚系统的新型能源方案。
BOHR项目正是这一趋势的产物之一，它不仅用于验证City Labs核电技术的在轨性能和可靠性，还被定位为在现有联邦空间安全监管框架下的“路径探索者”，为未来更多商用空间核电系统铺路。在航天史上，提到“核动力卫星”，不少人会联想到1978年1月24日苏联Kosmos 954号卫星失控再入大气层的事故。当时，该星搭载一台BES-5核裂变反应堆，内含约31.1公斤高浓缩铀-235，本应通过自动安全分离系统将反应堆送入“墓地轨道”，但系统未能正常工作，导致卫星失控解体，放射性碎片散布在加拿大大约600公里长的区域内。尽管事故发生在相对人烟稀少的荒野地带，加拿大和美国仍展开了大规模清理行动，并引发严重的外交风波，最终由苏方支付数百万美元赔偿。
City Labs表示，BOHR与那些历史上的核反应堆卫星在原理与风险层面有本质不同。首先，BOHR仅是一颗质量不足6公斤的立方星，其平台本身依然使用常规太阳能电池提供卫星姿态控制和日常运行所需电力。而此次真正的“核动力载荷”是独立运行的演示载荷，由该公司自研的NanoTritium β伏特核电系统驱动，为任务提供持续、电量较小但稳定的电力输出。与传统以铀、钚衰变产生热量，再通过热电转换发电的放射性同位素热电发电机不同，BOHR使用的是氚这一氢的放射性同位素，利用其天然β衰变直接发电。
氚原子在衰变过程中释放β粒子，这些高能电子轰击半导体器件中的p-n结，产生电子—空穴对，从而形成电流，实现从核衰变能到电能的直接转换。这种β伏特技术输出功率不大，但胜在寿命极长、无需维护，非常适合功耗极低、却要求“永不停机”的载荷场景。根据介绍，氚的半衰期约为12.3年，因此该系统可在无需补给的情况下连续供电20年以上，为在轨载荷提供真正意义上的“持续在线”能源保障。安全性方面，氚主要发射β粒子，其穿透力很弱，无法穿透人类皮肤，再加上在该系统中，氚被牢固封装在金属氢化物箔材的固体形态中，不存在气体泄漏或爆炸的风险，这与早期携带大量核燃料的反应堆或大功率放射性热源有本质区别。
BOHR作为拼车载荷搭乘SpaceX“Transporter-17”任务，被送入近地轨道，目前已确认顺利入轨，正按计划进行在轨测试与平台调试。City Labs首席执行官Peter Cabauy在发射后表示，这是商用空间核电发展历程中的“历史性一步”，证明安全、紧凑且通过监管审查的核电系统已经准备好进入常态化的商业部署阶段，有望为那些不受日照条件和电池寿命限制、需要“永不掉线”的卫星载荷提供关键能力支撑。
