Γιατί οι ΗΠΑ θέλουν να κατασκευάσουν πυρηνικό αντιδραστήρα στη Σελήνη;

Η Εθνική Υπηρεσία Αεροναυτικής και Διαστήματος των ΗΠΑ (NASA) στοχεύει στην κατασκευή ενός πυρηνικού αντιδραστήρα 100 kW στη Σελήνη έως το 2030. Οι ειδικοί λένε ότι πρόκειται για έναν φιλόδοξο αλλά απολύτως εφικτό στόχο.

Η Εθνική Υπηρεσία Αεροναυτικής και Διαστήματος των ΗΠΑ (NASA) επιταχύνει τα σχέδια για την κατασκευή ενός πυρηνικού σταθμού ηλεκτροπαραγωγής 100 κιλοβάτ στη Σελήνη, υπό τη νέα διεύθυνση του υπηρεσιακού διευθυντή Σον Ντάφι.

Το σχέδιο αναβιώνει ένα όνειρο δεκαετιών για την ανάπτυξη πυρηνικής ενέργειας στο διάστημα, μια κίνηση που θα μπορούσε να ανοίξει νέες δυνατότητες για τις Ηνωμένες Πολιτείες, ενώ παράλληλα θα αμφισβητήσει τους νομικούς κανόνες που διέπουν τη χρήση εξωγήινων πόρων και περιβαλλόντων.

«Νομίζω ότι όποιος φτάσει πρώτος εκεί θα μπορούσε να κηρύξει μια ζώνη απαγόρευσης. Αυτό θα περιόριζε σημαντικά την ικανότητα των ΗΠΑ να εδραιώσουν την παρουσία τους στη Σελήνη στο πλαίσιο του προγράμματος Artemis, αν δεν φτάσουμε εκεί αρκετά νωρίς», δήλωσε ο Duffy, αναφερόμενος στο πρόγραμμα Artemis της NASA, το οποίο στοχεύει στην επιστροφή Αμερικανών στη Σελήνη τα επόμενα χρόνια.

Οι νέες οδηγίες σκιαγραφούν ένα πενταετές σχέδιο για τον σχεδιασμό, την εκτόξευση και την εγκατάσταση ενός αντιδραστήρα 100 κιλοβάτ (kW) στον νότιο πόλο της Σελήνης. Το πρόγραμμα της NASA θα συνεργαστεί με εμπορικούς εταίρους.

Συγκριτικά, τα 100 kW θα τροφοδοτούσαν περίπου 80 αμερικανικά σπίτια. Αν και μικρή, θα αποτελούσε μια τεράστια αύξηση ισχύος σε σύγκριση με τις βασικές πυρηνικές γεννήτριες που τροφοδοτούν τα ρόβερ του Άρη και άλλα διαστημικά οχήματα. Αυτοί οι αντιδραστήρες παράγουν μόνο μερικές εκατοντάδες βατ, περίπου όσο μια τοστιέρα ή μια ισχυρή λάμπα αλογόνου.

Ο αντίκτυπος του νέου έργου «θα είναι πρωτοποριακός, όχι μόνο για τη Σελήνη αλλά για ολόκληρο το ηλιακό σύστημα», δήλωσε ο Bhavya Lal, πρώην αναπληρωτής διευθυντής του Διευθυντή Τεχνολογίας και Πολιτικής και Στρατηγικής της NASA. Η τοποθέτηση ενός πυρηνικού αντιδραστήρα στη Σελήνη θα επέτρεπε στη διαστημική βιομηχανία να «σχεδιάσει διαστημικά συστήματα με βάση αυτό που θέλουμε να κάνουμε, αντί να περιορίζεται από την ποσότητα ενέργειας που διαθέτουμε».

Είναι δυνατή η κατασκευή αντιδραστήρα το 2030;

Η κατασκευή ενός πυρηνικού σταθμού ηλεκτροπαραγωγής στη Σελήνη σε λιγότερο από μια δεκαετία είναι ένα δύσκολο έργο, αλλά πολλοί ειδικοί πιστεύουν ότι είναι εφικτό.

«Τεσσεράμισι χρόνια είναι ένα εξαιρετικά περιορισμένο χρονικό πλαίσιο, αλλά η τεχνολογία υπάρχει», δήλωσε ο καθηγητής Simon Middleburgh, συν-διευθυντής του Ινστιτούτου για το Μέλλον της Πυρηνικής Ενέργειας στο Πανεπιστήμιο Bangor στο Ηνωμένο Βασίλειο.

Το μεγαλύτερο εμπόδιο μέχρι στιγμής δεν ήταν η τεχνολογία, αλλά η έλλειψη πραγματικής ανάγκης για έναν αντιδραστήρα εκτός Γης. Υπήρξε επίσης η πολιτική βούληση για την προώθηση του σχεδίου. Τώρα, αυτό αλλάζει.

«Επενδύσαμε πάνω από 60 χρόνια, ξοδέψαμε δεκάδες δισεκατομμύρια δολάρια, αλλά η τελευταία φορά που οι Ηνωμένες Πολιτείες εκτόξευσαν αντιδραστήρα στο διάστημα ήταν το 1965», είπε ο Λαλ, αναφερόμενος στην αποστολή SNAP-10A που εκτόξευσε τον πρώτο πυρηνικό αντιδραστήρα στο διάστημα. «Το μεγάλο σημείο καμπής ήρθε πέρυσι όταν, για πρώτη φορά στην ιστορία, η NASA επέλεξε την πυρηνική ενέργεια ως την τεχνολογία επιφανειακής ενέργειας για επανδρωμένες αποστολές στον Άρη».

«Η πολιτική είναι πλέον σαφής», πρόσθεσε. «Το σημαντικό είναι ότι ο ιδιωτικός τομέας όχι μόνο θέλει να χρησιμοποιήσει την πυρηνική ενέργεια στο διάστημα, αλλά θέλει και να την παρέχει». Μεγάλες αεροδιαστημικές εταιρείες όπως η Boeing και η Lockheed Martin, καθώς και νεοσύστατες επιχειρήσεις, ερευνούν τώρα τις εφαρμογές της πυρηνικής ενέργειας πέρα ​​από τη Γη, είπε.

Το πρόγραμμα Artemis έχει σχεδιαστεί για να θέσει τα θεμέλια για την κατασκευή μιας μόνιμης βάσης στον νότιο πόλο της σελήνης και να αναπτύξει τεχνολογία για την αποστολή ανθρώπων στον Άρη. Σε κάθε περίπτωση, οι επανδρωμένες αποστολές σε ένα περιβάλλον τόσο σκληρό όσο η Σελήνη θα απαιτήσουν μια αξιόπιστη και άφθονη πηγή ενέργειας. «Οι διακυμάνσεις της βαρύτητας και της θερμοκρασίας στη Σελήνη είναι ακραίες. Η θερμοκρασία είναι 100°C κατά τη διάρκεια της ημέρας και σχεδόν απόλυτο μηδέν τη νύχτα. Όλα τα ηλεκτρονικά πρέπει να είναι ανθεκτικά στην ακτινοβολία», δήλωσε ο Lal.

Εν τω μεταξύ, η Κίνα σχεδιάζει επίσης να κατασκευάσει μια βάση στον νότιο πόλο της Σελήνης. Οι υπερδυνάμεις έχουν βάλει στο μάτι την περιοχή επειδή είναι πλούσια σε πόρους και πάγο, που θα μπορούσαν να υποστηρίξουν την εξερεύνηση και τον μακροπρόθεσμο οικισμό. Η Κίνα διαπραγματεύεται με τη Ρωσία για την κατασκευή ενός αντιδραστήρα στον νότιο πόλο της Σελήνης έως το 2035, ωθώντας τη NASA, το Υπουργείο Άμυνας και το Υπουργείο Ενέργειας να μπουν στην κούρσα.

Πώς λειτουργεί το έργο

Η οδηγία του Ντάφι δεν αποκάλυψε πολλές λεπτομέρειες σχετικά με το σχεδιασμό ή το μέγεθος του προτεινόμενου αντιδραστήρα και δεν είναι σαφές ποιες ιδέες θα προκύψουν τους επόμενους μήνες.

«Για να προωθήσει την ανταγωνιστικότητα και την ηγεσία της Αμερικής στην επιφάνεια της Σελήνης στο πλαίσιο του προγράμματος Artemis, η NASA αναπτύσσει ραγδαία τεχνολογία επιφανειακής σχάσης», έγραψε σε email στο Wired η Bethany Stevens, γραμματέας Τύπου της NASA στην Ουάσινγκτον. Η NASA θα διορίσει έναν νέο διευθυντή προγράμματος για τη διαχείριση του έργου και θα εκδώσει αίτημα υποβολής προτάσεων σε εταιρείες εντός 60 ημερών. Η NASA θα ανακοινώσει επίσης περισσότερες λεπτομέρειες στο εγγύς μέλλον.»

Οι νέες οδηγίες αντικατοπτρίζουν τα ευρήματα μιας πρόσφατης έκθεσης για την πυρηνική ενέργεια στο διάστημα, την οποία συνυπέγραψαν ο Λαλ και ο μηχανικός αεροδιαστημικής Ρότζερ Μάγιερς, η οποία σκιαγραφεί ένα σχέδιο «Go Big or Go Home» που στοχεύει στην κατασκευή ενός αντιδραστήρα 100 κιλοβάτ στη Σελήνη έως το 2030.

Ο σχεδιασμός των 100 kW, λέει ο Λαλ, «ισοδυναμεί με την εκτόξευση στο διάστημα δύο ενήλικων αφρικανικών ελεφάντων και μιας πτυσσόμενης ομπρέλας μεγέθους γηπέδου μπάσκετ». Η διαφορά είναι ότι «αυτοί οι ελέφαντες ακτινοβολούν θερμότητα και η ομπρέλα δεν υπάρχει για να μπλοκάρει τον ήλιο, αλλά για να διαχέει τη θερμότητα στο διάστημα».

Η NASA μπορεί να εμπνεύστηκε από το Surface Fission Project, το οποίο ξεκίνησε το 2020 με στόχο την κατασκευή ενός αντιδραστήρα 40 kW που θα μπορούσε να αναπτυχθεί αυτόνομα στη Σελήνη. Ενώ δεν είναι ακόμη σαφές ποια εταιρεία θα κερδίσει τη σύμβαση για την κατασκευή του αντιδραστήρα 100 kW, η έκδοση των 40 kW έχει προσελκύσει τη συμμετοχή πολλών μονάδων όπως η Aerojet Rocketdyne, η Boeing, η Lockheed Martin. Οι εμπλεκόμενες δυνάμεις περιλαμβάνουν επίσης τις πυρηνικές εταιρείες BWXT, Westinghouse, X-Energy, την εταιρεία μηχανικών Creare και τις εταιρείες διαστημικής τεχνολογίας Intuitive Machines και Maxar.

Στο έργο των 40kW, οι συμμετέχουσες εταιρείες δεν έχουν εκπληρώσει την απαίτηση μέγιστης μάζας των 6 τόνων. Ωστόσο, οι νέες οδηγίες του Duffy υποθέτουν ότι ο αντιδραστήρας θα μεταφερθεί από βαρέα σκάφη προσγείωσης ικανά να μεταφέρουν έως και 15 τόνους φορτίου.

Ο αντιδραστήρας των 100kW, το καύσιμο ουρανίου, τα συστήματα ψύξης και άλλα εξαρτήματα θα μπορούσαν να μεταφερθούν στη Σελήνη μέσω πολλαπλών εκτοξεύσεων και προσγειώσεων. Το εργοστάσιο θα μπορούσε να βρίσκεται σε κρατήρα πρόσκρουσης μετεωρίτη ή ακόμα και κάτω από την επιφάνεια της Σελήνης για να αποφευχθεί η μόλυνση σε περίπτωση ατυχήματος.

«Η λειτουργία ενός κλιβάνου στη Σελήνη θα ήταν τεχνικά δύσκολη», δήλωσε στο Wired ο αεροδιαστημικός μηχανικός Κάρλο Τζιοβάνι Φέρο του Πολυτεχνείου του Τορίνο στην Ιταλία. «Εφόσον η Σελήνη δεν έχει ατμόσφαιρα, δεν μπορείτε να βασιστείτε στη ροή του αέρα που έχετε στη Γη για να διαχέετε τη θερμότητα».

Επιπλέον, η βαρύτητα της Σελήνης, η οποία είναι μόνο το ένα έκτο αυτής της Γης, θα επηρεάσει επίσης τη ρευστοδυναμική και τη μεταφορά θερμότητας, ενώ ο ρεγολίθος (σκόνη και συντρίμμια που καλύπτουν την επιφάνεια της Σελήνης) θα μπορούσε να επηρεάσει τα συστήματα ψύξης και άλλα εξαρτήματα. Συνολικά, είπε, το σχέδιο της NASA είναι εφικτό, αλλά εξακολουθεί να είναι πολύ φιλόδοξο.

Κίνδυνοι και οφέλη

Όλες οι πυρηνικές τεχνολογίες απαιτούν αυστηρούς κανονισμούς ασφαλείας. Οι απαιτήσεις είναι ακόμη υψηλότερες για συστήματα που εκτοξεύονται πέρα ​​από τη Γη και προσγειώνονται σε εξωγήινα περιβάλλοντα.

Σύμφωνα με τους ειδικούς, η καλύτερη επιλογή δεν είναι να βρίσκουμε λύσεις για κάθε πιθανό πρόβλημα που μπορεί να προκύψει. Αντίθετα, πρέπει να αντιμετωπίσουμε το ερώτημα του κατά πόσον το πρόβλημα μπορεί να αποφευχθεί από το στάδιο του σχεδιασμού.

Οποιαδήποτε ανάπτυξη πυρηνικού αντιδραστήρα στη Σελήνη, είτε από τη NASA, την Κίνα είτε από οποιονδήποτε άλλον, θα πρέπει να πληροί υψηλά πρότυπα σε κάθε στάδιο. Για παράδειγμα, το καύσιμο ουράνιο πιθανότατα θα είναι περιτυλιγμένο σε ένα άκαμπτο προστατευτικό στρώμα για την αποφυγή διαρροών σε περίπτωση βλάβης του ενισχυτή.

Εκτός από μια στέρεη στρατηγική ασφάλειας, ο αγώνας για την τοποθέτηση πυρηνικής ενέργειας στη Σελήνη θα δημιουργήσει νέα προηγούμενα για το διαστημικό δίκαιο και την πολιτική. Όποιο έθνος ή οργανισμός φτάσει πρώτο εκεί πιθανότατα θα δημιουργήσει «ζώνες απαγόρευσης» για λόγους ασφάλειας. Αυτές οι ζώνες θα μπορούσαν να έχουν μέγεθος αρκετών τετραγωνικών χιλιομέτρων, εμποδίζοντας έτσι τους ανταγωνιστές να πλησιάσουν.

Η πυρηνική ενέργεια στο διάστημα ήταν ένα όνειρο για γενιές. Αλλά τώρα οι ειδικοί πιστεύουν ότι έχει έρθει η ώρα της. Αν οι πυρηνικοί αντιδραστήρες γίνουν συνηθισμένοι πέρα ​​από τη Γη, η ικανότητα της ανθρωπότητας να εξερευνά και να εκμεταλλεύεται το διάστημα θα πολλαπλασιαστεί σημαντικά.

«Με αυτό το είδος ενέργειας, μπορούμε να δημιουργήσουμε μόνιμες επιφανειακές υποδομές στη Σελήνη και τον Άρη. Μπορούμε να λειτουργήσουμε συστήματα εξόρυξης πόρων για να λάβουμε οξυγόνο, νερό, καύσιμα για την ανθρώπινη κατοίκηση, όχι μόνο για να επιβιώσουμε αλλά και για να ζήσουμε άνετα», είπε ο Λαλ. «Μπορούμε να κάνουμε επιστήμη σε μεγάλη κλίμακα, χωρίς να χρειάζεται να συρρικνώσουμε τα όργανά μας λόγω κατανάλωσης ενέργειας, από το ραντάρ μέχρι το σεισμόμετρο. Αυτή είναι η βάση για το άνοιγμα της πόρτας στο ηλιακό σύστημα. Και αυτό είναι που πραγματικά με ενθουσιάζει».

Το πρώτο έθνος που θα τοποθετήσει με επιτυχία έναν αντιδραστήρα στη Σελήνη θα έχει σημαντική επιρροή στη διαμόρφωση του μέλλοντος, και οι πιθανοί ανταγωνιστές επιταχύνονται. Έτσι, η νέα διαστημική κούρσα δεν αφορά το ποιος θα φτάσει πρώτος στη Σελήνη, αλλά στην πραγματικότητα, ποιος μπορεί να μείνει περισσότερο.

(Βιετνάμ+)

Πηγή: https://www.vietnamplus.vn/vi-sao-my-muon-xay-dung-lo-phan-ung-hat-nhan-tren-mat-trang-post1053975.vnp