NASA a testat un nou tip de reactor nuclear destinat viitoarelor misiuni spaţiale
Pentru organizarea viitoarelor misiuni spaţiale cu echipaj uman este evident că NASA și alte agenții spațiale trebuie să depăşească anumite provocări tehnologice.
În afară de realizarea unor noi rachete de lansare și capsule spațiale, cum ar fi racheta SLS (Space Launch System) și capsula spaţială Orion, sunt necesare noi surse de energie în vederea organizării unor misiuni de lungă durată pe Lună, Marte, dar și în alte locuri din Sistemul Solar.
În acest scop, NASA a testat recent, cu succes, un nou tip de reactor nuclear de fisiune, denumit KRUSTY, care ar putea reprezenta sursa de energie pentru viitoarele misiuni spaţiale cu echipaj uman către Lună şi Marte.
Reactorul KRUSTY (Kilopower Reactor Using Stirling Technology) a fost prezentat recent în cadrul unei conferințe de presă ce a fost organizată în cadrul Glenn Research Center al NASA.
Potrivit NASA, reactorul KRUSTY poate genera o putere electrică de până la 10 kW, suficient de mare pentru a alimenta cu energie electrică mai multe locuinţe, în mod continuu, timp de 10 ani, sau chiar o bază pe Lună sau pe Marte.
Într-un comunicat de presă al NASA, Jim Reuter, care este administrator asociat al NASA pentru Space Technology Mission Directorate (STMD), a explicat următoarele:
„Pentru viitoarele misiuni spaţiale robotizate, dar şi pentru cele cu echipaj uman, avem nevoie de o sursă sigură şi eficientă de energie electrică. În consecinţă, mă aștept ca proiectul Kilopower să stea la baza misiunilor de explorare către Lună şi Marte“.
Prototipul KRUSTY constă dintr-un mic reactor nuclear care utilizează uraniu 235 și un sistem pasiv de transfer a căldurii generate în reactor către motoare Stirling, care transformă eficient căldura în electricitate.
Credit: Los Alamos National Laboratory
KRUSTY este ideal în cazul unor locații, cum ar fi Luna, în care generarea de energie electrică cu ajutorul panourilor solare este dificilă, deoarece o noapte pe Lună durează aproximativ 14 zile terestre.
În plus, multe misiuni de explorare lunare implică construirea unor avanposturi în regiunile polare, care sunt permanent umbrite, sau în subteran.
Prin urmare, această tehnologie ar putea asigura o sursă sigură şi constantă de energie electrică, aşa cum a declarat Marc Gibson, inginer în cadrul Glenn Research Center:
„KRUSTY ne oferă posibilitatea să organizăm misiuni spaţiale care necesită surse de energie mai puternice, cum ar fi cele având drept obiectiv explorarea craterelor umbrite ale Lunii. Pentru a trimite astronauți în misiuni de lungă durată pe Lună sau pe alte planete ale Sistemului Solar avem nevoie de o nouă generaţie de surse de energie”.
Experimentul Kilopower s-a desfăşurat în cadrul Nevada National Security Site (NNSS) între noiembrie și martie 2017 cu scopul de a demonstra că noul tip de reactor poate produce, în mod stabil şi în siguranţă, energie electrică prin fisiune nucleară în orice condiţii de mediu înconjurător.
Din acest motiv, cercetătorii din cadrul proiectului Kilopower au organizat experimentul în patru etape.
Primele două etape, care au fost efectuate fără a pune în funcţiune reactorul nuclear, au confirmat faptul că fiecare componentă din sistem funcţionează corespunzător.
În cea de-a treia etapă a experimentului, cercetătorii au încălzit încet miezul reactorului înainte de a trece la etapa a patra, care a constat în testarea reactorului la putere maximă timp de 28 de ore. În această etapă s-au simulat toate etapele necesare în cursul unei misiuni spaţiale, adică pornirea reactorului, creşterea puterii de funcţionare a reactorului până la puterea maximă, funcționarea în regim constant a acestuia și oprirea reactorului.
Pe tot parcursul experimentului, cercetătorii au simulat şi apariţia unor erori de sistem, precum scăderea puterii de funcţionare, defectarea motoarelor Stirling sau a sistemului de transfer a căldurii din reactor, pentru a se asigura că reactorul funcţionează chiar şi în aceste condiţii.
De-a lungul întregului experiment, KRUSTY a furnizat energie electrică, ceea ce a demonstrat faptul că acesta poate funcţiona stabil.
„Acest test a dovedit că sistemul funcționează așa cum a fost proiectat să funcționeze, indiferent de mediul unde urmează să fie folosit“, a declarat Gibson.
În perspectivă, proiectul Kilopower va rămâne o parte a programului Game Changing Development (GCD) al NASA.
Ca parte a misiunii Space Technology Mission Directorate (STMD), scopul acestui program este de a contribui la progresul tehnologiilor spațiale care sunt necesare pentru organizarea viitoarele misiuni spaţiale ale NASA.
În cele din urmă, cercetătorii NASA implicaţi în proiectul Kilopower speră să contribuie la tranziţia către misiunea Technology Demonstration Mission (TDM), până în anul 2020.
Dacă totul merge bine, reactorul KRUSTY ar putea permite construirea unor avanposturi umane permanente pe Lună și Marte. Acesta s-ar putea dovedi util, de asemenea, în cazul unor misiuni care se bazează pe utilizarea resurselor in situ pentru producerea de hidrazină, un tip de combustibil, din surse locale de gheață, apă și regolit.
Practic, atunci când misiunile spaţiale robotizate vor ajunge pe Lună şi vor exista acolo baze în regiunile bogate în roci de regolit, iar astronauții vor efectua misiuni regulate pe Lună pentru cercetări și experimente (așa cum fac astăzi pe Stația Spațială Internațională), s-ar putea ca reactoarele KRUSTY să fie cele care le vor furniza energia electrică necesară.
De asemenea, reactorul KRUSTY ar putea sta la baza viitoarelor rachete spaţiale care se bazează pe propulsia nuclear termică sau pe propulsia nuclear electrică şi care vor permite organizarea unor misiuni spaţiale mai puţin costisitoare.
Sursă: Science Alert