未来几年，美国国家航空航天局（NASA）和欧洲航天局（ESA）将派出两个机器人着陆任务，探索木星卫星木卫二。

它们正是NASA的木卫二快船和ESA木星冰月探测器（JUICE），它们将分别于2024年和2023年发射。

一旦他们在2030年代抵达，他们将通过一系列的飞越探测技术来研究木卫二的表面，以确定其内部海洋是否能够支持生命。

这将是人类第一次对外太阳系中结冰的卫星进行天体生物学任务，科学家们统称为“海洋世界”。

由于这是人类首次探测冰冻的卫星，最大的问题是如何在厚厚的冰壳中采矿，或者透过冰层拾取内部海洋液体样本进行分析，根据NASA格伦研究中心晶格约束聚变项目的首席研究员的建议，一个解决方案是使用一个依赖裂变和聚变反应的特殊反应堆，该提案已被NASA创新先进概念（NIAC）项目选为第一阶段开发和制造。

其实太阳系中有很多海洋世界，种类繁多，包括主小行星带的谷神星、木星的卫星（木卫四、木卫三和木卫二）、土星（土卫六、土卫二和酒神）、海王星最大的卫星（海卫一）、冥王星和柯伊伯带的其他天体。

这些世界都被认为是由于与主行星的引力相互作用或（在谷神星和冥王星的情况下）放射性元素的衰变而导致潮汐现象，从而使内部海洋被加热。

这些海洋和活动的进一步证据包括地表羽流和条纹特征，表明地表和内部之间的透射光谱数据的交换等等。

探索这些世界内部的主要挑战是冰盖的厚度，其厚度可达40公里（25英里）。

以木卫二为例，不同的模型得出的估计值在15至25公里（10至15英里）之间。

此外，所提出的探测器需要在不同的深度、压力、温度和密度对具有不同成分（如氨和硅酸盐岩石）的静水冰进行探测。

它还必须应对水压，保持与地面的通信，并将样本返回地面。

NASA探索了使用加热或钻孔探测器穿过冰盖进入海洋内部的可能性。

特别是，科学家们建议使用一种核动力探测器，该探测器依靠放射性衰变产生热量并融化地表冰。

然而，NASA团队提出了一种新方法，之前的方法将依赖于常规放射性同位素钚-238或浓缩铀-235以外的其他物质。

相反，他们的方法将涉及引发固体金属原子之间的核聚变反应。

“科学家对聚变很感兴趣，因为它可以产生大量的能量，而不会产生持久的放射性副产物。

然而，传统的聚变反应很难实现和维持，因为它们依赖于极端的温度来克服带正电的核之间的强静电排斥，这一过程一直都不切实际。

”传统的聚变方法通常归结为惯性或磁约束。

在惯性约束下，氘或氚（氢-2或-3）等燃料被压缩到可以发生聚变的极端压力（纳秒）。

在磁约束（也就是托卡马克）中，燃料被加热到超过太阳中心温度1500万°C（2700万°F），以实现核聚变。

这种新的方法在晶格内部创造了一个能量环境，在那里单个原子获得了等效的聚变级动能。

这是通过以比托卡马克反应堆高10亿倍的密度填充氘来实现的，在托卡马克反应堆中，中子源将氘原子（氘）加速到与相邻的氘碰撞的程度，从而引发聚变反应。

在他们的实验中，科学家们将氘暴露在2.9+MeV的高能X射线束下，产生高能中子和质子。

这一过程可以允许使用由熔融锂基质中的贫铀、钍或铒（Er68）等金属构建的晶格进行快速聚变反应。

该团队还观察到了更多高能中子的产生，这表明加速了聚变反应。

奥本海默-菲利普斯（O-P）核汽提反应也在该过程中发生。

根据美国宇航局的说法，任何一种融合过程都是可扩展的，是通向新型核动力航天器的重要途径：

“由此产生的混合聚变快速裂变核反应堆将比传统的裂变反应堆更小，因为传统的裂变堆需要较低的质量动力源，并利用反应堆热量探测器产生的热废热提供有效的运行，使其通过冰架融化至冰下海洋。

”

这一新结构的一个好处是，负电荷的金属晶格电子有助于屏蔽带正电的氘。

根据项目理论物理学家提出的结论，这种屏蔽允许相邻的氘原子更接近彼此。

这减少了它们散射的机会，同时增加了它们穿过静电屏障并促进聚变反应的可能性。

根据NASA项目首席研究员的说法，有一些障碍需要克服，但该项目已经有了一个良好的开端：

“目前的发现为启动聚变反应在科学界的进一步研究开辟了一条新的道路，然而，需要显著增加反应速率以实现可观的功率水平，这可能利用所考虑的各种反应倍增方法。

这种类型的核过程将是木卫二着陆器的一部分，这是美国宇航局提出的一项任务，将以木卫二快船和JUICE进行的研究为基础。

”科学家们解释道。

随着更多的研究和开发，这项技术也可以用于为长时间的探测任务创建电力系统，类似于NASA的使用斯特林技术的千功率反应堆KRUSTY项目。

同样的技术可以实现新的发动机概念，如美国国家航空航天局和其他航天机构正在研究的核热力和核电力推进（NTP/NEP）。

最后，这一提议的方法可以应用于地球上的生命，为核医学提供一种新的核能和医用同位素。