在探索深空的競賽中，美國國家航空暨太空總署（NASA）正在對一種新型核燃料進行投資。長達六十多年的時間，這個全球領先的太空機構一直依賴放射性同位素電源系統（RPS）來為在距離太陽遙遠的太空飛行器提供穩定且持久的電力。在這些系統中，鈈-238 一直是首選的放射性同位素。然而，隨著研究的深入，科學家們開始將目光轉向美國鋁（americium-241），這是一種在歐洲積極開發的燃料，並且目前在美國進行測試。
今年早些時候，NASA 的格倫研究中心（Glenn Research Center）與英國萊斯特大學（University of Leicester）合作，測試了一種由美國鋁熱源模擬器驅動的斯特林發電機。這種設置使用電加熱裝置來模擬美國鋁衰變的熱輸出，使工程師能夠在不處理放射性材料的情況下安全評估性能和可靠性。與傳統熱引擎不同，斯特林轉換器使用浮動活塞，沒有曲軸或旋轉軸承，這種設計使其能夠持續運行數十年，並且磨損極小。研究人員成功展示了即使一個轉換器故障，斯特林發電機測試台仍能繼續產生電力，這對於在深空中無法承受停電的任務來說至關重要。
Salvatore Oriti，格倫的機械工程師表示，這一概念最初僅僅是一個設計，但他們已經將其推進至接近飛行版的原型。更令人印象深刻的是，這一過程的完成速度和成本都非常可觀，這得益於NASA與萊斯特大學團隊之間的良好協作，雙方在思路上保持一致。隨著性能和效率目標的達成，NASA 現在計劃開發下一代測試平台，該平台將在質量更輕、保真度更高的情況下，準備進行環境測試。如果這一計劃順利實施，美國鋁-241將擴展NASA在外太陽系及更遠地區的電力選擇，這些地區陽光稀少，可靠性至關重要。
Hannah Sargeant，萊斯特大學的研究員指出，這一測試平台設計的特點之一是其能夠在斯特林轉換器失效的情況下不會損失電力。這一特性在測試過程中得到了成功驗證，突顯了美國鋁-放射性同位素斯特林發電機在未來太空任務中的穩健性和可靠性，特別是對於可能持續數十年的長期任務來說。隨著對長壽命、緊湊且高效的電力系統的需求日益增長，NASA 對美國鋁-241 的興趣也隨之上升。這不僅僅是針對機械太空船的需求，未來載人任務和月球表面操作的需求也在不斷增加。
美國鋁-241的相對長半衰期為432年，且生產路徑相對容易，使其成為鈈-238的有力替代選擇，後者的生產成本更高且難以大規模生產。歐洲太空局（European Space Agency）多年來一直在開發美國鋁驅動的系統，而NASA與萊斯特大學的合作直接建立在這一進展的基礎之上。格倫團隊目前正在開發下一版本的測試平台，該平台將更輕、更高效，並能夠承受發射和太空旅行的環境極端條件。即將進行的測試將可能使系統經歷振動、熱循環和真空條件，以確保其能夠承受實際任務的挑戰。
如果這一計劃全面實現，美國鋁驅動的斯特林發電機將能夠為科學儀器、著陸器或小型表面棲息地提供電力，特別是在陽光稀少或不可靠的環境中，包括月球的永久陰影坑或木星和土星的冰冷衛星上。這一技術的發展不僅將推動太空探索的邊界，還可能在未來的探索任務中帶來更高的能源自主性和持久性，為人類在外太空的探索奠定基礎。
