De ce vor SUA să construiască un reactor nuclear pe Lună?

Administrația Națională Aeronautică și Spațială din SUA (NASA) accelerează planurile de construire a unei centrale nucleare de 100 de kilowați pe Lună, sub noua conducere a directorului interimar Sean Duffy.

Planul reînvie un vis vechi de decenii de a desfășura energie nucleară în spațiu, o mișcare care ar putea deschide noi capacități pentru Statele Unite, contestând în același timp normele legale care guvernează utilizarea resurselor și mediilor extraterestre.

„Cred că oricine ajunge primul acolo ar putea declara o zonă interzisă. Acest lucru ar limita semnificativ capacitatea SUA de a se stabili pe Lună în cadrul programului Artemis dacă nu ajungem acolo suficient de devreme”, a spus Duffy, referindu-se la programul Artemis al NASA, care își propune să-i readucă pe americani pe Lună în următorii ani.

Noile îndrumări prezintă un plan pe cinci ani pentru proiectarea, lansarea și instalarea unui reactor de 100 de kilowați (kW) la polul sud al Lunii. Programul NASA va colabora cu parteneri comerciali.

Spre comparație, 100 kW ar alimenta aproximativ 80 de locuințe americane. Deși este o putere mică, ar reprezenta o creștere uriașă a puterii în comparație cu generatoarele nucleare de bază care alimentează roverele de pe Marte și alte vehicule spațiale. Aceste reactoare generează doar câteva sute de wați, cam la fel ca un cuptor cu prăjitor de pâine sau un bec puternic cu halogen.

Impactul noului proiect „va fi revoluționar, nu doar pentru Lună, ci pentru întregul sistem solar”, a declarat Bhavya Lal, fost director interimar al directorului de tehnologie, politici și strategie al NASA. Plasarea unui reactor nuclear pe Lună ar permite industriei spațiale să „proiecteze sisteme spațiale pe baza a ceea ce vrem să facem, mai degrabă decât să fie limitate de cantitatea de energie pe care o avem”.

Este posibilă construirea unui reactor în 2030?

Construirea unei centrale nucleare pe Lună în mai puțin de un deceniu este o sarcină descurajantă, dar mulți experți cred că este posibilă.

„Patru ani și jumătate este un interval de timp extrem de scurt, dar tehnologia există”, a declarat profesorul Simon Middleburgh, codirector al Institutului pentru Viitorul Energiei Nucleare de la Universitatea Bangor din Marea Britanie.

Cel mai mare obstacol de până acum nu a fost tehnologia, ci lipsa unei nevoi reale de a avea un reactor în afara Pământului. Și a existat, de asemenea, voința politică de a promova planul. Acum, acest lucru se schimbă.

„Am investit peste 60 de ani, am cheltuit zeci de miliarde de dolari, dar ultima dată când Statele Unite au lansat un reactor în spațiu a fost în 1965”, a spus Lal, referindu-se la misiunea SNAP-10A care a lansat primul reactor nuclear în spațiu. „Marele punct de cotitură a venit anul trecut, când, pentru prima dată în istorie, NASA a ales energia nucleară ca tehnologie de alimentare de la suprafață pentru misiunile cu echipaj uman pe Marte.”

„Politica este acum clară”, a adăugat ea. „Important este că sectorul privat nu doar dorește să utilizeze energia nucleară în spațiu, ci dorește și să o furnizeze.” Marile companii aerospațiale, precum Boeing și Lockheed Martin, precum și startup-uri, cercetează acum aplicațiile energiei nucleare dincolo de Pământ, a spus ea.

Programul Artemis este conceput pentru a pune bazele construirii unei baze permanente la polul sud lunar și pentru a dezvolta tehnologie pentru trimiterea de oameni pe Marte. În orice caz, misiunile cu echipaj uman într-un mediu la fel de dur precum Luna vor necesita o sursă de energie fiabilă și abundentă. „Variațiile de gravitație și temperatură pe Lună sunt extreme. Este 100°C în timpul zilei și aproape zero absolut noaptea. Toate componentele electronice trebuie să fie rezistente la radiații”, a spus Lal.

Între timp, China intenționează, de asemenea, să construiască o bază la polul sud al Lunii. Superputerile au în vedere regiunea deoarece este bogată în resurse și gheață, ceea ce ar putea sprijini explorarea și colonizarea pe termen lung. China negociază cu Rusia pentru construirea unui reactor la polul sud al Lunii până în 2035, ceea ce a determinat NASA, Departamentul Apărării și Departamentul Energiei să intre în cursă.

Cum funcționează proiectul

Directiva lui Duffy nu a dezvăluit multe detalii despre designul sau dimensiunea reactorului propus și nu este clar ce idei vor apărea în lunile următoare.

„Pentru a promova competitivitatea și poziția de lider a Americii pe suprafața lunară în cadrul programului Artemis, NASA dezvoltă rapid tehnologia fisiunii de suprafață”, a scris Bethany Stevens, secretarul de presă al NASA la Washington, într-un e-mail către Wired. NASA va numi un nou manager de program pentru a gestiona proiectul și va emite o cerere de propuneri către companii în termen de 60 de zile. De asemenea, NASA va anunța mai multe detalii în viitorul apropiat.”

Noile îndrumări reflectă concluziile unui raport recent privind energia nucleară în spațiu, redactat în colaborare de Lal și inginerul aerospațial Roger Myers, care a subliniat un plan „Go Big or Go Home” („Avansați la scară largă sau mergeți acasă”) care vizează construirea unui reactor de 100 de kilowați pe Lună până în 2030.

Designul de 100 kW, spune Lal, „este echivalent cu lansarea în spațiu a doi elefanți africani adulți și a unei umbrele pliabile de mărimea unui teren de baschet”. Diferența este că „acești elefanți radiază căldură, iar umbrela nu este acolo pentru a bloca soarele, ci pentru a disipa căldura în spațiu”.

NASA s-ar putea să fi fost inspirată de Proiectul Fisiunii de Suprafață, care a început în 2020 cu scopul de a construi un reactor de 40 kW care să poată fi desfășurat autonom pe Lună. Deși nu este încă clar care companie va câștiga contractul pentru construirea reactorului de 100 kW, versiunea de 40 kW a atras participarea multor unități, precum Aerojet Rocketdyne, Boeing, Lockheed Martin. Printre forțele implicate se numără și companiile nucleare BWXT, Westinghouse, X-Energy, compania de inginerie Creare și companiile de tehnologie spațială Intuitive Machines și Maxar.

În proiectul de 40 kW, companiile participante nu au îndeplinit cerința de masă maximă de 6 tone. Cu toate acestea, noile îndrumări ale lui Duffy presupun că reactorul va fi transportat cu ambarcațiuni grele de debarcare capabile să transporte până la 15 tone de marfă.

Reactorul de 100 kW, combustibilul de uraniu, sistemele de răcire și alte componente ar putea fi transportate pe Lună prin lansări și aterizări multiple. Centrala ar putea fi amplasată într-un crater de impact meteoritic sau chiar sub suprafața Lunii pentru a evita contaminarea în caz de accident.

„Funcționarea unui cuptor pe Lună ar fi o provocare din punct de vedere tehnic”, a declarat pentru Wired inginerul aerospațial Carlo Giovanni Ferro de la Universitatea Politehnică din Torino, Italia. „Întrucât Luna nu are atmosferă, nu te poți baza pe fluxul de aer pe care îl ai pe Pământ pentru a disipa căldura.”

În plus, gravitația Lunii, care este doar o șesime din cea a Pământului, va afecta, de asemenea, dinamica fluidelor și transferul de căldură, în timp ce regolitul (praful și resturile care acoperă suprafața Lunii) ar putea interfera cu sistemele de răcire și alte componente. Per total, a spus el, planul NASA este fezabil, dar încă foarte ambițios.

Riscuri și beneficii

Toată tehnologia nucleară necesită reglementări stricte de siguranță. Cerințele sunt chiar mai mari pentru sistemele lansate dincolo de Pământ și aterizate în medii extraterestre.

Potrivit experților, cea mai bună opțiune nu este să găsim soluții pentru fiecare problemă potențială care ar putea apărea. În schimb, trebuie să abordăm întrebarea dacă problema poate fi evitată încă din etapa de proiectare.

Orice desfășurare a unui reactor nuclear pe Lună, fie de către NASA, China sau oricine altcineva, ar trebui să îndeplinească standarde înalte în fiecare etapă. De exemplu, combustibilul de uraniu ar fi probabil învelit într-un strat protector rigid pentru a preveni scurgerile în cazul unei defecțiuni a propulsorului.

Pe lângă o strategie solidă de siguranță, cursa pentru plasarea energiei nucleare pe Lună va stabili noi precedente pentru legislația și politica spațială. Oricare națiune sau organizație va ajunge prima acolo va stabili probabil „zone interzise” din motive de siguranță și securitate. Aceste zone ar putea avea o suprafață de câțiva kilometri pătrați, împiedicând astfel concurenții să se apropie.

Energia nucleară în spațiu a fost un vis timp de generații. Dar acum, experții cred că a venit momentul ei. Dacă reactoarele nucleare devin comune dincolo de Pământ, capacitatea umanității de a explora și exploata spațiul se va multiplica considerabil.

„Cu acest tip de energie, putem crea infrastructură permanentă la suprafață pe Lună și pe Marte. Putem rula sisteme de extracție a resurselor pentru a obține oxigen, apă, combustibil pentru locuința umană, nu doar pentru a supraviețui, ci și pentru a trăi confortabil”, a spus Lal. „Putem face știință la scară largă, fără a fi nevoie să ne micșorăm instrumentele din cauza consumului de energie, de la radar la seismometru. Aceasta este baza pentru deschiderea ușii către sistemul solar. Și asta mă entuziasmează cu adevărat.”

Prima națiune care va plasa cu succes un reactor pe Lună va avea o influență majoră în modelarea viitorului, iar potențialii concurenți se accelerează cu toții. Astfel, noua cursă spațială nu se referă la cine ajunge primul pe Lună, ci, de fapt, cine poate rămâne mai mult timp.

(Vietnam+)

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