“發(fā)現(xiàn)”號成功完成太空之旅，美國航空航天局（NASA）為此耗資數(shù)十億美元。有數(shù)據(jù)顯示，每年全球太空飛行的有效載荷大約是200噸，相當于兩架747貨機的載荷，而每次太空發(fā)射均需花費5000萬到5億美元，單位成本之高不言而喻。這就好像進入一個雞生蛋蛋生雞的怪圈：如果太空飛行成本居高不下，有效載荷就少；如果有效載荷不增加，太空飛行成本就難以降低。
如果年載荷量由現(xiàn)在的200噸提高到5000噸，情況將大有改觀。問題是到哪里去找這么多的貨物送往太空呢？答案可能出乎所有人的意料：核廢料。60多年來，各國核武器研制項目和民用發(fā)電站遺留給人類的共有4.5萬噸、38萬立方米核廢料，將這些危險的高濃度放射性物質(zhì)送往太空，正是科學家想出的兩全之策。
20多年來，美國政府一直采取地下掩埋的措施來處理核廢料。在內(nèi)華達州北部的絲蘭山脈，已有1.1萬個30—80噸的處理罐被填埋在地下幾百米深處長達160公里的隧道里。但是，這些核廢料的放射性需要長達幾千年的時間才能衰減，環(huán)境能否不受到核垃圾的污染成為人們心中的隱憂。
將核廢料送往太空聽起來是個不錯的主意。不過出于安全考慮，科學家不打算使用研制成本高且可靠性無法保障的航天飛機或火箭作為運送工具，而是利用地面激光發(fā)射系統(tǒng)，將滿載核廢料的太空艙送至太陽系外，或者通過太陽帆將太空艙送往預定的環(huán)日軌道，這樣無需推進裝置，無需攜帶液體燃料，避免發(fā)生爆炸，同時減少其他意外出現(xiàn)的可能性。
關于軌道的選擇有兩種方案。NASA太空飛行辦公室先進項目前主管伊凡?貝基和星球大戰(zhàn)計劃組織激光推進項目的前技術主管約丁?凱爾都認為，將太空艙送出太陽系是最簡單、最可靠的選擇，因為僅靠地面激光發(fā)射裝置就能準確將其送往預定軌道。另一種意見傾向于將太空艙送到太陽系內(nèi)金星和太陽之間的環(huán)日軌道，待將來核廢料再處理技術發(fā)展成熟，還可回收利用。不過采用這種方案操作復雜，太空艙將先被發(fā)射到臨時的繞地軌道，然后通過太陽帆將其送往環(huán)日軌道，風險比較大。但無論如何，軌道將在距地球至少1100公里外的太空，以保證這些核廢料在幾百年時間內(nèi)不會重返地球。
地面激光發(fā)射系統(tǒng)的優(yōu)勢在于可重復使用，且比火箭推進系統(tǒng)更安全可靠，就像發(fā)射子彈一樣，如果失敗，太空艙達不到逃逸速度，將會降落在遠離人群居住地的安全地帶。由于滿載放射性物質(zhì)，太空艙不僅要求密封性能良好，而且還要耐高溫高壓。NASA核工程師羅伯特?辛格特里指出，目前的技術可以做到利用大氣層減緩太空艙的加速度，以減少摩擦所產(chǎn)生的熱量。NASA另一位核專家羅蘭德?伯恩斯也表示，人類有幾十年核科學領域的研究經(jīng)驗和成果，加上材料科學的不斷發(fā)展，密封太空艙的安全性可以得到保障。
在未來幾年內(nèi)，NASA和美國能源部擬從三方面著手，首先建立一套衡量實驗安全性和技術可行性的標準，并研制可靠的核廢料太空艙，同時對地面激光發(fā)射系統(tǒng)加以改進。根據(jù)空客A380等高科技項目的研發(fā)成本來核算，開發(fā)一套地面激光發(fā)射系統(tǒng)至少要50億—100億美元。專家估計，核廢料的太空處理大概要耗資幾百億美元。不過，美國政府目前已經(jīng)在填埋處理上花費80億美元，估計總投入也將達到600億美元。不論采用哪種方式，都是一筆不小的數(shù)目。
也許太空并不是這些高濃度核廢料的最佳去處，太空處理核廢料也并不是降低太空飛行成本的有效方法，但就目前現(xiàn)狀而言，大批待處理的核廢料正好可以作為發(fā)射系統(tǒng)研制和改良的催化劑，隨著研究成本的降低、基礎設施的增加和完善，以及熟練技術人員隊伍的壯大，未來的太空探索前景將更為廣闊。(陳丹)
轉 自：科技日報
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