ทำไมสหรัฐฯ ถึงอยากสร้างเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์บนดวงจันทร์?

องค์การบริหารการบินและอวกาศแห่งชาติของสหรัฐอเมริกา (NASA) มีเป้าหมายที่จะสร้างเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ขนาด 100 กิโลวัตต์บนดวงจันทร์ภายในปี 2030 ผู้เชี่ยวชาญกล่าวว่านี่เป็นเป้าหมายที่ทะเยอทะยานแต่สามารถบรรลุได้อย่างสมบูรณ์

องค์การบริหารการบินและอวกาศแห่งชาติของสหรัฐอเมริกา (NASA) กำลังเร่งแผนการสร้างโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ขนาด 100 กิโลวัตต์บนดวงจันทร์ ภายใต้การกำกับดูแลใหม่จากรักษาการผู้อำนวยการฌอน ดัฟฟี่

แผนดังกล่าวเป็นการฟื้นความฝันอันยาวนานหลายทศวรรษในการใช้พลังงานนิวเคลียร์ในอวกาศ ซึ่งการเคลื่อนไหวดังกล่าวอาจเปิดศักยภาพใหม่ๆ ให้กับสหรัฐอเมริกา ขณะเดียวกันก็ท้าทายกฎหมายที่ควบคุมการใช้ทรัพยากรและสภาพแวดล้อมนอกโลกอีกด้วย

“ผมคิดว่าใครก็ตามที่ไปถึงก่อนก็อาจประกาศเขตห้ามเข้าได้ ซึ่งนั่นจะจำกัดความสามารถของสหรัฐฯ ในการสร้างฐานปฏิบัติการบนดวงจันทร์ภายใต้โครงการอาร์ทิมิสอย่างมาก หากเราไปไม่ถึงเร็วพอ” ดัฟฟี่กล่าว โดยหมายถึงโครงการอาร์ทิมิสของนาซา ซึ่งมีเป้าหมายที่จะส่งชาวอเมริกันกลับไปยังดวงจันทร์ในอีกไม่กี่ปีข้างหน้า

คำแนะนำใหม่นี้ระบุแผนห้าปีในการออกแบบ ปล่อย และติดตั้งเครื่องปฏิกรณ์ขนาด 100 กิโลวัตต์ (kW) ที่ขั้วใต้ของดวงจันทร์ โครงการของนาซาจะทำงานร่วมกับพันธมิตรเชิงพาณิชย์

เพื่อการเปรียบเทียบ 100 กิโลวัตต์สามารถให้พลังงานแก่บ้านเรือนชาวอเมริกันได้ประมาณ 80 หลัง แม้จะมีขนาดเล็ก แต่ก็ถือเป็นพลังงานที่เพิ่มขึ้นอย่างมากเมื่อเทียบกับเครื่องกำเนิดไฟฟ้านิวเคลียร์พื้นฐานที่ใช้กับยานสำรวจดาวอังคารและยานอวกาศอื่นๆ เครื่องปฏิกรณ์เหล่านี้ผลิตพลังงานได้เพียงไม่กี่ร้อยวัตต์ ซึ่งใกล้เคียงกับเตาอบขนมปังหรือหลอดไฟฮาโลเจนกำลังสูง

ผลกระทบจากโครงการใหม่นี้ “จะเป็นสิ่งที่พลิกโฉม ไม่ใช่แค่สำหรับดวงจันทร์เท่านั้น แต่สำหรับระบบสุริยะทั้งหมด” ภาวยา ลาล อดีตรักษาการผู้อำนวยการฝ่ายเทคโนโลยี นโยบาย และกลยุทธ์ของนาซา กล่าว การติดตั้งเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์บนดวงจันทร์จะช่วยให้อุตสาหกรรมอวกาศสามารถ “ออกแบบระบบอวกาศโดยอิงตามสิ่งที่เราต้องการ แทนที่จะถูกจำกัดด้วยปริมาณพลังงานที่เรามี”

ปี 2030 สามารถสร้างเครื่องปฏิกรณ์ได้ไหม?

การสร้างโรงไฟฟ้านิวเคลียร์บนดวงจันทร์ภายในเวลาไม่ถึงทศวรรษเป็นงานที่น่ากลัว แต่ผู้เชี่ยวชาญหลายคนเชื่อว่ามันเป็นไปได้

“สี่ปีครึ่งเป็นกรอบเวลาที่จำกัดมาก แต่ก็มีเทคโนโลยีอยู่แล้ว” ศาสตราจารย์ไซมอน มิดเดิลเบิร์ก ผู้อำนวยการร่วมของสถาบันอนาคตพลังงานนิวเคลียร์แห่งมหาวิทยาลัย Bangor ในสหราชอาณาจักร กล่าว

อุปสรรคใหญ่ที่สุดจนถึงตอนนี้ไม่ใช่เทคโนโลยี แต่เป็นการขาดแคลนความจำเป็นอย่างแท้จริงสำหรับเครื่องปฏิกรณ์นอกโลก และยังมีเจตจำนง ทางการเมือง ที่จะผลักดันแผนนี้ให้สำเร็จ ซึ่งตอนนี้กำลังเปลี่ยนไป

“เราลงทุนมานานกว่า 60 ปี ใช้เงินไปหลายหมื่นล้านดอลลาร์ แต่ครั้งสุดท้ายที่สหรัฐอเมริกาส่งเครื่องปฏิกรณ์ขึ้นสู่อวกาศคือปี 1965” ลาลกล่าว โดยอ้างถึงภารกิจ SNAP-10A ที่ส่งเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์เครื่องแรกขึ้นสู่อวกาศ “จุดเปลี่ยนครั้งใหญ่เกิดขึ้นเมื่อปีที่แล้ว เมื่อนาซาเลือกพลังงานนิวเคลียร์เป็นเทคโนโลยีพลังงานพื้นผิวสำหรับภารกิจส่งมนุษย์ขึ้นสู่ดาวอังคารเป็นครั้งแรกในประวัติศาสตร์”

“ตอนนี้นโยบายมีความชัดเจนแล้ว” เธอกล่าวเสริม “สิ่งสำคัญคือภาคเอกชนไม่เพียงแต่ต้องการใช้พลังงานนิวเคลียร์ในอวกาศเท่านั้น แต่ยังต้องการจัดหาพลังงานด้วย” เธอกล่าวว่า บริษัทการบินและอวกาศรายใหญ่อย่างโบอิ้งและล็อกฮีด มาร์ติน รวมถึงบริษัทสตาร์ทอัพ กำลังศึกษาวิจัยการประยุกต์ใช้พลังงานนิวเคลียร์นอกโลก

โครงการอาร์เทมิสออกแบบมาเพื่อวางรากฐานสำหรับการสร้างฐานถาวรที่ขั้วโลกใต้ของดวงจันทร์ และพัฒนาเทคโนโลยีเพื่อส่งมนุษย์ไปยังดาวอังคาร ไม่ว่าจะด้วยวิธีใด ภารกิจที่มีมนุษย์ควบคุมในสภาพแวดล้อมที่เลวร้ายอย่างดวงจันทร์ก็จำเป็นต้องมีแหล่งพลังงานที่เชื่อถือได้และอุดมสมบูรณ์ “แรงโน้มถ่วงและอุณหภูมิบนดวงจันทร์นั้นแปรปรวนอย่างมาก อุณหภูมิในตอนกลางวันสูงถึง 100°C และเกือบจะถึงศูนย์องศาสัมบูรณ์ในเวลากลางคืน อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ทั้งหมดต้องทนทานต่อรังสี” ลาลกล่าว

ขณะเดียวกัน จีนยังวางแผนที่จะสร้างฐานทัพที่ขั้วโลกใต้ของดวงจันทร์ด้วย มหาอำนาจกำลังจับตามองภูมิภาคนี้เนื่องจากอุดมไปด้วยทรัพยากรและน้ำแข็ง ซึ่งอาจสนับสนุนการสำรวจและการตั้งถิ่นฐานในระยะยาว จีนกำลังเจรจากับรัสเซียเพื่อสร้างเครื่องปฏิกรณ์ที่ขั้วโลกใต้ของดวงจันทร์ภายในปี 2035 ซึ่งกระตุ้นให้นาซา กระทรวงกลาโหม และกระทรวงพลังงานเข้าร่วมการแข่งขัน

โครงการนี้ทำงานอย่างไร

คำสั่งของดัฟฟี่ไม่ได้เปิดเผยรายละเอียดมากนักเกี่ยวกับการออกแบบหรือขนาดของเครื่องปฏิกรณ์ที่เสนอ และยังไม่ชัดเจนว่าแนวคิดใดจะเกิดขึ้นในอีกไม่กี่เดือนข้างหน้า

“เพื่อยกระดับความสามารถในการแข่งขันและความเป็นผู้นำของอเมริกาบนพื้นผิวดวงจันทร์ภายใต้โครงการอาร์ทิมิส นาซากำลังพัฒนาเทคโนโลยีฟิชชันบนพื้นผิวอย่างรวดเร็ว” เบธานี สตีเวนส์ โฆษกนาซาประจำกรุงวอชิงตัน เขียนในอีเมลถึง Wired นาซาจะแต่งตั้งผู้จัดการโครงการคนใหม่เพื่อบริหารจัดการโครงการนี้ และจะออกคำขอเสนอโครงการให้กับบริษัทต่างๆ ภายใน 60 วัน นาซาจะประกาศรายละเอียดเพิ่มเติมในอนาคตอันใกล้นี้”

แนวทางใหม่นี้สะท้อนถึงผลการค้นพบในรายงานล่าสุดเกี่ยวกับพลังงานนิวเคลียร์ในอวกาศ ซึ่งมี Lal และ Roger Myers วิศวกรการบินและอวกาศร่วมเขียน โดยรายงานดังกล่าวระบุแผน "Go Big or Go Home" ที่มุ่งสร้างเครื่องปฏิกรณ์ขนาด 100 กิโลวัตต์บนดวงจันทร์ภายในปี 2030

ลาลกล่าวว่าการออกแบบ 100 กิโลวัตต์นั้น “เทียบเท่ากับการส่งช้างแอฟริกันโตเต็มวัยสองตัวและร่มพับขนาดเท่าสนามบาสเก็ตบอลขึ้นสู่อวกาศ” ความแตกต่างก็คือ “ช้างเหล่านี้แผ่ความร้อนออกมา และร่มไม่ได้มีไว้เพื่อบังแสงอาทิตย์ แต่เพื่อระบายความร้อนออกสู่อวกาศ”

นาซาอาจได้รับแรงบันดาลใจจากโครงการ Surface Fission Project ซึ่งเริ่มต้นในปี 2020 โดยมีเป้าหมายเพื่อสร้างเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ขนาด 40 กิโลวัตต์ที่สามารถติดตั้งได้เองบนดวงจันทร์ แม้ว่าจะยังไม่เป็นที่แน่ชัดว่าบริษัทใดจะเป็นผู้ชนะสัญญาสร้างเครื่องปฏิกรณ์ขนาด 100 กิโลวัตต์ แต่เครื่องปฏิกรณ์ขนาด 40 กิโลวัตต์นี้ได้ดึงดูดหน่วยงานต่างๆ มากมาย เช่น Aerojet Rocketdyne, Boeing และ Lockheed Martin หน่วยงานที่เกี่ยวข้องยังรวมถึงบริษัทนิวเคลียร์ BWXT, Westinghouse, X-Energy, บริษัทวิศวกรรม Creare และบริษัทเทคโนโลยีอวกาศ Intuitive Machines และ Maxar

ในโครงการขนาด 40 กิโลวัตต์ บริษัทที่เข้าร่วมโครงการไม่สามารถปฏิบัติตามข้อกำหนดด้านมวลสูงสุดที่ 6 ตันได้ อย่างไรก็ตาม คำแนะนำใหม่ของดัฟฟี่ตั้งสมมติฐานว่าเครื่องปฏิกรณ์จะถูกขนส่งด้วยเรือขนส่งขนาดใหญ่ที่สามารถบรรทุกสินค้าได้มากถึง 15 ตัน

เครื่องปฏิกรณ์ขนาด 100 กิโลวัตต์ เชื้อเพลิงยูเรเนียม ระบบระบายความร้อน และส่วนประกอบอื่นๆ สามารถขนส่งไปยังดวงจันทร์ได้ผ่านการปล่อยและลงจอดหลายครั้ง โรงไฟฟ้าอาจตั้งอยู่ในหลุมอุกกาบาต หรืออาจอยู่ใต้พื้นผิวดวงจันทร์ เพื่อหลีกเลี่ยงการปนเปื้อนในกรณีที่เกิดอุบัติเหตุ

“การใช้งานเตาเผาบนดวงจันทร์ถือเป็นความท้าทายทางเทคนิค” คาร์โล จิโอวานนี เฟอร์โร วิศวกรการบินและอวกาศจากมหาวิทยาลัยโพลีเทคนิคตูรินในอิตาลีกล่าวกับ Wired “เนื่องจากดวงจันทร์ไม่มีชั้นบรรยากาศ คุณจึงไม่สามารถพึ่งพาการไหลเวียนของอากาศบนโลกเพื่อระบายความร้อนได้”

นอกจากนี้ แรงโน้มถ่วงของดวงจันทร์ซึ่งมีเพียงหนึ่งในหกของโลก จะส่งผลกระทบต่อพลศาสตร์ของไหลและการถ่ายเทความร้อน ขณะที่เรโกลิธ (ฝุ่นและเศษซากที่ปกคลุมพื้นผิวดวงจันทร์) อาจรบกวนระบบทำความเย็นและส่วนประกอบอื่นๆ ได้ โดยรวมแล้ว เขากล่าวว่าแผนของนาซามีความเป็นไปได้ แต่ก็ยังคงมีความทะเยอทะยานอย่างมาก

ความเสี่ยงและผลประโยชน์

เทคโนโลยีนิวเคลียร์ทั้งหมดต้องมีกฎระเบียบด้านความปลอดภัยที่เข้มงวด ข้อกำหนดจะยิ่งสูงขึ้นไปอีกสำหรับระบบที่ถูกส่งออกไปนอกโลกและลงจอดในสภาพแวดล้อมต่างดาว

ผู้เชี่ยวชาญกล่าวว่า ทางเลือกที่ดีที่สุดคืออย่าหาทางแก้ไขปัญหาที่อาจเกิดขึ้นทั้งหมด แต่ควรพิจารณาคำถามที่ว่าเราสามารถหลีกเลี่ยงปัญหาตั้งแต่ขั้นตอนการออกแบบได้หรือไม่

การติดตั้งเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์บนดวงจันทร์ ไม่ว่าจะโดยนาซา จีน หรือที่ใดก็ตาม จะต้องเป็นไปตามมาตรฐานระดับสูงในทุกขั้นตอน ตัวอย่างเช่น เชื้อเพลิงยูเรเนียมมักจะถูกหุ้มด้วยชั้นป้องกันที่แข็งแรงเพื่อป้องกันการรั่วไหลหากบูสเตอร์ล้มเหลว

นอกเหนือจากกลยุทธ์ด้านความปลอดภัยที่แข็งแกร่งแล้ว การแข่งขันเพื่อส่งพลังงานนิวเคลียร์ไปดวงจันทร์จะสร้างบรรทัดฐานใหม่ให้กับกฎหมายและนโยบายอวกาศ ไม่ว่าประเทศหรือองค์กรใดจะไปถึงก่อนก็มีแนวโน้มที่จะกำหนด "เขตห้ามเข้า" ด้วยเหตุผลด้านความปลอดภัยและความมั่นคง เขตเหล่านี้อาจมีขนาดหลายตารางกิโลเมตร จึงทำให้คู่แข่งไม่สามารถเข้าใกล้ได้

พลังงานนิวเคลียร์ในอวกาศเป็นความฝันที่สั่งสมมาหลายชั่วอายุคน แต่บัดนี้ผู้เชี่ยวชาญเชื่อว่าถึงเวลาแล้ว หากเตาปฏิกรณ์นิวเคลียร์กลายเป็นสิ่งสามัญนอกโลก ขีดความสามารถของมนุษยชาติในการสำรวจและใช้ประโยชน์จากอวกาศจะทวีคูณขึ้นอย่างมาก

“ด้วยพลังแบบนั้น เราสามารถสร้างโครงสร้างพื้นฐานพื้นผิวถาวรบนดวงจันทร์และดาวอังคารได้ เราสามารถวางระบบสกัดทรัพยากรเพื่อให้ได้ออกซิเจน น้ำ และเชื้อเพลิงสำหรับที่อยู่อาศัยของมนุษย์ ไม่ใช่แค่เพื่อความอยู่รอด แต่เพื่อความสะดวกสบาย” ลาลกล่าว “เราสามารถทำ วิทยาศาสตร์ ได้ในระดับขนาดใหญ่ โดยไม่ต้องลดขนาดเครื่องมือของเราลงเพราะการใช้พลังงาน ตั้งแต่เรดาร์ไปจนถึงเครื่องวัดแผ่นดินไหว นั่นคือรากฐานสำหรับการเปิดประตูสู่ระบบสุริยะ และนั่นคือสิ่งที่ทำให้ฉันตื่นเต้นจริงๆ”

ประเทศแรกที่ประสบความสำเร็จในการติดตั้งเครื่องปฏิกรณ์บนดวงจันทร์จะมีอิทธิพลอย่างมากในการกำหนดอนาคต และคู่แข่งที่มีศักยภาพก็กำลังเร่งตัวขึ้น ดังนั้น การแข่งขันทางอวกาศครั้งใหม่จึงไม่ได้ขึ้นอยู่กับว่าใครจะไปถึงดวงจันทร์ก่อน แต่ในความเป็นจริงแล้ว ใครจะอยู่บนดวงจันทร์ได้นานกว่ากัน

(เวียดนาม+)

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