Hvorfor ønsker USA å bygge en atomreaktor på månen?

Den amerikanske romfartsmyndigheten NASA har som mål å bygge en atomreaktor på 100 kW på månen innen 2030. Eksperter sier at dette er et ambisiøst, men fullt oppnåelig mål.

Den amerikanske romfartsmyndigheten NASA akselererer planene om å bygge et 100 kilowatt kjernekraftverk på månen, under ny veiledning fra fungerende direktør Sean Duffy.

Planen gjenoppliver en flere tiår gammel drøm om å utplassere kjernekraft i rommet, et trekk som kan åpne opp nye muligheter for USA, samtidig som det utfordrer juridiske regler som styrer bruken av utenomjordiske ressurser og miljøer.

«Jeg tror at den som kommer dit først kan erklære en «no-go zone». Det ville begrense USAs evne til å etablere en tilstedeværelse på månen under Artemis-programmet betydelig hvis vi ikke kommer dit tidlig nok», sa Duffy, med henvisning til NASAs Artemis-program, som har som mål å få amerikanere tilbake til månen i løpet av de kommende årene.

Den nye veiledningen skisserer en femårsplan for å designe, lansere og installere en reaktor på 100 kilowatt (kW) på månens sydpol. NASAs program vil samarbeide med kommersielle partnere.

Til sammenligning ville 100 kW forsyne rundt 80 amerikanske hjem med strøm. Selv om det er lite, ville det være en enorm økning i effekt sammenlignet med de grunnleggende atomgeneratorene som driver Mars-rovere og andre romfartøy. Disse reaktorene genererer bare noen få hundre watt, omtrent det samme som en brødristerovn eller en kraftig halogenpære.

Virkningen av det nye prosjektet «vil være banebrytende, ikke bare for månen, men for hele solsystemet», sa Bhavya Lal, tidligere fungerende direktør for NASAs direktør for teknologi, politikk og strategi. Å plassere en atomreaktor på månen vil tillate romfartsindustrien å «designe romsystemer basert på hva vi ønsker å gjøre, i stedet for å være begrenset av mengden kraft vi har».

Er det mulig å bygge en reaktor i 2030?

Å bygge et kjernekraftverk på månen på under et tiår er en skremmende oppgave, men mange eksperter mener det er mulig.

«Fire og et halvt år er en ekstremt stram tidsramme, men teknologien er der», sa professor Simon Middleburgh, meddirektør for Institute for Nuclear Energy Futures ved Bangor University i Storbritannia.

Den største hindringen så langt har ikke vært teknologien, men mangelen på et reelt behov for en reaktor utenfor jorden. Og det har også vært politisk vilje til å presse planen gjennom. Nå er det i endring.

«Vi investerte i over 60 år, brukte titalls milliarder dollar, men sist gang USA skjøt opp en reaktor i rommet var i 1965», sa Lal, med henvisning til SNAP-10A-oppdraget som skjøt opp den første atomreaktoren i rommet. «Det store vendepunktet kom i fjor da NASA for første gang i historien valgte kjernekraft som overflatekraftteknologi for bemannede ferder til Mars.»

«Politikken er nå klar», la hun til. «Det viktigste er at privat sektor ikke bare ønsker å bruke kjernekraft i rommet, men også ønsker å tilby den.» Store luftfartsselskaper som Boeing og Lockheed Martin, samt oppstartsbedrifter, forsker nå på bruksområder for kjernekraft utenfor jorden, sa hun.

Artemis-programmet er utformet for å legge grunnlaget for å bygge en permanent base på månens sydpol og utvikle teknologi for å sende mennesker til Mars. Uansett vil bemannede oppdrag i et så barskt miljø som månen kreve en pålitelig og rikelig strømkilde. «Tyngdekraften og temperaturvariasjonene på månen er ekstreme. Det er 100 °C om dagen og nesten det absolutte nullpunkt om natten. All elektronikk må være strålingsbestandig», sa Lal.

I mellomtiden planlegger Kina også å bygge en base på månens sydpol. Supermaktene har øynene opp for regionen fordi den er rik på ressurser og is, noe som kan støtte leting og langsiktig bosetting. Kina forhandler med Russland om å bygge en reaktor på månens sydpol innen 2035, noe som har fått NASA, Forsvarsdepartementet og Energidepartementet til å delta i kappløpet.

Hvordan prosjektet fungerer

Duffys direktiv avslørte ikke mange detaljer om utformingen eller størrelsen på den foreslåtte reaktoren, og det er uklart hvilke ideer som vil dukke opp i løpet av de kommende månedene.

«For å fremme USAs konkurranseevne og lederskap på måneoverflaten under Artemis-programmet, utvikler NASA raskt overflatefisjonsteknologi», skrev Bethany Stevens, NASAs pressesekretær i Washington, i en e-post til Wired. NASA vil utnevne en ny programleder for å lede prosjektet og vil sende ut en forespørsel om forslag til selskaper innen 60 dager. NASA vil også kunngjøre flere detaljer i nær fremtid.»

Den nye veiledningen gjenspeiler funnene i en fersk rapport om kjernekraft i rommet, skrevet av Lal og romfartsingeniør Roger Myers, som skisserte en «Go Big or Go Home»-plan som tar sikte på å bygge en 100-kilowatt reaktor på månen innen 2030.

Lal sier at 100 kW-designet «tilsvarer å sende ut to voksne afrikanske elefanter og en sammenleggbar paraply på størrelse med en basketballbane ut i rommet.» Forskjellen er at «disse elefantene utstråler varme, og paraplyen er ikke der for å blokkere solen, men for å spre varmen ut i rommet.»

NASA kan ha blitt inspirert av Surface Fission Project, som startet i 2020 med mål om å bygge en 40 kW reaktor som kunne distribueres autonomt på månen. Selv om det ennå ikke er klart hvilket selskap som vinner kontrakten for å bygge 100 kW reaktoren, har 40 kW-versjonen tiltrukket seg deltakelse fra mange enheter som Aerojet Rocketdyne, Boeing og Lockheed Martin. Blant de involverte kreftene er også atomselskapene BWXT, Westinghouse, X-Energy, ingeniørselskapet Creare og romteknologiselskapene Intuitive Machines og Maxar.

I 40 kW-prosjektet har ikke de deltakende selskapene oppfylt kravet til maksimal masse på 6 tonn. Duffys nye veiledning forutsetter imidlertid at reaktoren vil bli transportert med tunge landingsfartøy som kan frakte opptil 15 tonn last.

Reaktoren på 100 kW, uranbrensel, kjølesystemer og andre komponenter kan transporteres til månen via flere oppskytninger og landinger. Anlegget kan plasseres i et meteorittnedslagskrater, eller til og med under månens overflate for å unngå forurensning i tilfelle en ulykke.

«Det ville være teknisk utfordrende å bruke en ovn på månen», sa romfartsingeniør Carlo Giovanni Ferro fra Polytekniske Universitet i Torino i Italia til Wired. «Siden månen ikke har noen atmosfære, kan du ikke stole på at luftstrømmen du har på jorden for å avlede varme.»

I tillegg vil månens tyngdekraft, som bare er en sjettedel av jordens, også påvirke væskedynamikk og varmeoverføring, mens regolitten (støv og rusk som dekker månens overflate) kan forstyrre kjølesystemer og andre komponenter. Alt i alt, sa han, er NASAs plan gjennomførbar, men fortsatt svært ambisiøs.

Risikoer og fordeler

All kjernefysisk teknologi krever strenge sikkerhetsforskrifter. Kravene er enda høyere for systemer som skytes opp utenfor Jorden og landes i fremmede miljøer.

Ifølge eksperter er det beste alternativet ikke å finne løsninger på alle potensielle problemer som kan oppstå. I stedet må vi ta opp spørsmålet om problemet kan unngås fra designfasen.

Enhver utplassering av en atomreaktor på månen, enten det er av NASA, Kina eller noen andre, må oppfylle høye standarder i alle trinn. For eksempel vil uranbrenselet sannsynligvis være innkapslet i et stivt beskyttende lag for å forhindre lekkasje hvis boosteren svikter.

Bortsett fra en solid sikkerhetsstrategi, vil kappløpet om å få atomkraft på månen sette nye presedenser for romlovgivning og -politikk. Uansett hvilken nasjon eller organisasjon som kommer dit først, vil det sannsynligvis etablere «forbudssoner» av sikkerhetsmessige årsaker. Disse sonene kan være flere kvadratkilometer store, og dermed forhindre konkurrenter i å komme tett innpå hverandre.

Atomkraft i rommet har vært en drøm i generasjoner. Men nå mener eksperter at tiden er inne. Hvis atomreaktorer blir vanlige utenfor Jorden, vil menneskehetens evne til å utforske og utnytte rommet bli kraftig mangedoblet.

«Med den typen kraft kan vi skape permanent overflateinfrastruktur på Månen og Mars. Vi kan kjøre ressursutvinningssystemer for å få oksygen, vann og drivstoff til menneskelig bosetning, ikke bare for å overleve, men for å leve komfortabelt», sa Lal. «Vi kan drive vitenskap i stor skala, uten å måtte krympe instrumentene våre på grunn av strømforbruk, fra radar til seismometer. Det er grunnlaget for å åpne døren til solsystemet. Og det er det som virkelig begeistrer meg.»

Den første nasjonen som klarer å plassere en reaktor på månen vil ha stor innflytelse på å forme fremtiden, og potensielle konkurrenter akselererer alle. Dermed handler ikke det nye romkappløpet om hvem som kommer først til månen, men faktisk hvem som kan bli lenger.

(Vietnam+)

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