ناسا و وزارت انرژی ایالات متحده به دنبال پیشنهاداتی از صنعت برای ساخت نیروگاه هسته ای در ماه و مریخ برای پشتیبانی از برنامه های اکتشاف طولانی مدت آن هستند. این طرح برای یک سیستم قدرت سطح شکافت است و هدف این است که تا سال 2026 سیستم پرواز ، لندر و راکتور برقرار باشد.

آنتونی کالومینو ، نمونه کار فناوری هسته ای ناسا در اداره ماموریت فناوری فضایی ، گفت که این برنامه توسعه یک سیستم قدرت سطح شکاف کلاس 10 کیلووات برای نمایش در ماه تا اواخر دهه 2020 است. این مرکز به طور کامل بر روی زمین ساخته و مونتاژ می شود ، سپس از نظر ایمنی و اطمینان از عملکرد صحیح آن آزمایش می شود.

پس از آن ، با یک فرودگر ماه یکپارچه می شود و یک وسیله نقلیه پرتابگر آن را به مدار دور ماه منتقل می کند. یک فرودگر آن را به سطح زمین پایین می آورد و پس از رسیدن آن ، بدون نیاز به مونتاژ یا ساخت اضافی ، آماده بهره برداری خواهد بود. پیش بینی می شود این تظاهرات یک سال به طول انجامد و در نهایت می تواند منجر به انجام مأموریت های طولانی در ماه ، مریخ و فراتر از آن شود.

کالومینو گفت: “هنگامی که این فن آوری از طریق نمایش اثبات شد ، می توان سیستم های آینده را مقیاس بندی کرد یا از چندین واحد برای انجام مأموریت های طولانی مدت به ماه و در نهایت مریخ استفاده کرد.” “چهار واحد ، با تأمین 10 کیلووات انرژی الکتریکی هر کدام ، قدرت کافی را برای ایجاد یک ایستگاه در ماه یا مریخ فراهم می کند. توانایی تولید مقادیر زیادی انرژی الکتریکی در سطح سیارات با استفاده از سیستم قدرت سطح شکاف ، امکان اکتشاف در مقیاس بزرگ را فراهم می کند. ، ایجاد پایگاه های انسانی و استفاده از آنها در موقعیت منابع ، در حالی که امکان تجاری سازی را فراهم می کند. “

ناسا در حال کار بر روی این موضوع با آزمایشگاه ملی آیداهو (INL) ، یک مرکز تحقیقات هسته ای است که بخشی از آزمایشگاه های DOE است. اما آیا این طرح واقع بینانه است و آیا تحویل شش سال دیگر امکان پذیر است؟ طبق گفته استیو جانسون ، مدیر بخش انرژی هسته ای فضایی و فناوری های ایزوتوپ در آزمایشگاه ملی آیداهو ، پاسخ “بله” است.

جانسون گفت: “ما قادر به استفاده از سالها تحقیق و توسعه در زمینه سوختها و مواد پیشرفته و همچنین پیشرفتهای اخیر حمل و نقل فضایی تجاری هستیم تا برای رسیدن به تاریخ 2026 خطر را کاهش دهیم.” “ما واقعاً تلاش می کنیم نوآوری صنعت هسته ای تجاری را با استفاده از فن آوری های موجود با ناسا و صنعت هوافضا روی میز بیاوریم.”

کالومینو گفت: فناوری هایی که برای موفقیت این پروژه بسیار مهم هستند ، راکتور هسته ای ، تبدیل نیرو ، رد گرما و فناوری پرواز فضایی هستند.

وی گفت: “یک نوع سوخت هسته ای غنی شده کم ، هسته هسته ای را تأمین می کند.” “راکتور هسته ای کوچک گرمای تولید شده را به سیستم تبدیل نیرو منتقل می کند. سیستم تبدیل نیرو متشکل از موتورهایی است که برای کار با گرمای راکتور طراحی شده اند نه سوخت قابل احتراق. این موتورها از گرما استفاده می کنند ، آن را به انرژی الکتریکی تبدیل می کنند تهویه شده و به تجهیزات کاربر در سطح ماه و مریخ توزیع می شود. فناوری رد حرارت نیز برای حفظ دمای مناسب عملکرد تجهیزات مهم است. “

جانسون گفت علاوه بر تحقیق و توسعه طی چند دهه گذشته ، زیرساخت های فیزیکی موجود که به ایجاد راکتور هسته ای ، تبدیل نیرو ، رد گرما و فناوری پرواز فضایی اختصاص یافته است ، جدول زمانی 2026 را قابل دستیابی می کند.

وی گفت: “ما می توانیم با استفاده از امکانات موجود و تخصص فنی ساکن آزمایشگاه های ملی خود ، از این طرح مهم برای تأمین برنامه زمانی کشور پشتیبانی کنیم.” “در INL ، ما از تلاش صنعت / مشارکت آینده در ماههای آینده برای طراحی این راكتور تظاهرات ، گرد هم آوردن شركتهای هوا فضا ، هسته ای و نیرو برای این تلاش عظیم حمایت می كنیم.”

کالومینو گفت که آژانس با DOE همکاری کرده است ، و آنها به طور مشترک مأموریت و سیستم مورد نیاز را تعریف می کنند. INL قراردادهای توسعه برای سیستم قمری قدرت شکاف سطح ، از جمله راکتور و سپر آن ، سیستم تبدیل نیرو ، سیستم رد گرما و سیستم مدیریت و توزیع نیرو را مدیریت خواهد کرد.

وی گفت: “سیستم قدرت سطح شکافت برای حدود 10 سال در حدود 10 کیلووات برق کار خواهد کرد.”، اضافه کردن اینکه 10 کیلووات تقریباً معادل مقدار انرژی مورد نیاز برای تأمین انرژی سه یا چهار خانوار بزرگ است.

کالومینو گفت که آزمایشگاه برای سنجش علاقه صنعت و درخواست طرح برای پروژه ، درخواستی برای اطلاعات صادر کرده است. 22 پاسخ کتبی از شرکتهای بزرگ و کوچک ، همه از بخشهای هوا فضا ، هسته ای و تبدیل نیرو دریافت کرد.

در حالی که وی اسامی هیچ یک از این شرکتها را ذکر نکرده است ، او می گوید که این شرکتها در ساخت راکتورهای هسته ای ، توسعه فناوری پرواز فضایی و ساخت تجهیزات تخصصی مورد نیاز این پروژه خاص باتجربه بوده اند. وی افزود که ناسا و DOE قصد دارند در اوایل سال 2021 درخواست دیگری برای پیشنهادات ، ویژه مربوط به قدرت شکافت هسته ای ، منتشر کنند. ارزش های اعطای قرارداد آینده هنوز مشخص نشده است.

وی گفت: “دولت در نظر دارد چندین قرارداد كوتاه مدت برای توسعه طرح اولیه و سپس قرارداد بزرگ بعدی برای توسعه سخت افزار پرواز نهایی اعطا كند.” “این پروژه پیش بینی می کند که شرکت ها تیم هایی برای رسیدگی به تمام زمینه های فن آوری مورد نیاز برای توسعه این سیستم قدرت منحصر به فرد و پیچیده تشکیل دهند.”

کالومینو گفت که این پروژه بسیار پیچیده است زیرا به یکپارچه سازی مجموعه مهارت های مختلف مهندسی سازمانی نیاز دارد.

وی گفت: “شركتهایی كه در زمینه توسعه راكتورهای هسته ای تخصص دارند ممكن است دانش سازمانی نداشته باشند و یا تجهیزات تجهیزات پرواز فضایی یا سیستم های تبدیل نیرو را تجربه نكنند.” “بعلاوه ، ممکن است تجهیزات ارتباطی ، سنسورها ، فن آوری تبدیل نیرو و فن آوری انتقال حرارت تخصصی دیگری نیز وجود داشته باشد که با ایجاد مشارکت به بهترین شکل ممکن به دست می آید.”

ایده راکتور هسته ای روی ماه ممکن است برای عموم غیرمعمول – یا حتی خطرناک به نظر برسد. اندرو کربتری ، بنیانگذار آژانس استخدام Get Into Nuclear ، گفت که اگرچه در این تلاش عوامل زیادی باید در نظر گرفته شود ، اما این مسئله که آیا استفاده از انرژی هسته ای در فضا ایمن است ، یکی از آنها نیست.

کربتری گفت: “انرژی هسته ای قبلاً بارها در فضا استفاده شده است.” “انرژی اتمی از زمان پرواز در نوامبر 1969 آپولو 12 با موفقیت در مقاومت در برابر تغییرات دما بسیار زیاد روی ماه کار می کند. آپولو 12 اولین استفاده از سیستم برق هسته ای در ماه بود.”

وی همچنین گفت که افرادی که نگران نگهداری فضا از آلودگی هستند باید آرام باشند.

وی افزود: “قبل از اینكه چیزی مانند این بگویید:” ما نباید فضا را با زباله های هسته ای آلوده كنیم “، بدانید كه تقریباً در هر مأموریت فضایی كه تا به حال شنیده اید از ژنراتورهای حرارتی الكتریكی رادیوایزوتوپ استفاده كرده اند كه منبع برق آنها پلوتونیوم 238 است.

شل هوروویتز ، یک مشاور سودآوری و بازاریابی برای مشاغل سبز گفت که قرار دادن نیروگاه هسته ای روی ماه یک معامله بزرگ و کاملاً غیر ضروری است.

“با کاهش سریع هزینه های برق کاملاً پاک از آفتاب ، باد و آب در مقیاس کوچک ، به علاوه بازدهی رو به رشد که از طریق حفاظت به دست آورده ایم ، دلیلی برای طی یک فرآیند طولانی ، گران و پرتنش وجود ندارد.” او گفت. “ما می توانیم نیازهای انرژی خود را بدون این تأمین کنیم.”

در پاسخ ، کالومینو گفت که این پروژه به خوبی می تواند استفاده از همان منابع انرژی تجدیدپذیر ذکر شده توسط هوروویتز را بخواهد. ممکن است ماموریتهای دیگری که در آینده انجام می شوند نیز به آنها احتیاج داشته باشند ، اما چالشهای منحصر به فردی برای فعالیت در فضا وجود دارد که ممکن است استفاده از منابع انرژی تجدیدپذیر را غیر عملی ، اگر غیرممکن نباشد.

وی گفت: “این ماموریت ها می توانند انواع سیستم های خورشیدی ، باتری ، رادیو ایزوتوپ و شکاف را بخواهند تا طیف گسترده ای از نیازهای شما را امکان پذیر سازند.” “قدرت سطح شکافت در مکانهایی که انرژی خورشیدی ، باد و انرژی آبی به راحتی در دسترس نیست ضروری است. به عنوان مثال ، در مریخ ، قدرت خورشید در فصول مختلف بسیار متفاوت است و طوفانهای گرد و غبار دوره ای می توانند ماهها ادامه داشته باشند. در ماه ، ماه شب سرد ماه به مدت 14 روز متوقف می شود ، در حالی که نور خورشید در نزدیکی قطب ها بسیار متفاوت است و در دهانه های سایه دار دائمی وجود ندارد. در این محیط های چالش برانگیز ، تولید برق از نور خورشید دشوار است و تأمین سوخت محدود است. راه حل کارآمد. “

استیو ملینک ، نویسنده کتاب Fusion Capitalism: چشم انداز انرژی پاک برای محافظه کاران، و بنیانگذار و مدیرعامل Melink Corp. ، شرکتی که انرژی تجدیدپذیر را برای صنعت ساختمان تجاری ارتقا می دهد ، گفت که عوامل دیگری نیز وجود دارد که باید در نظر گرفته شود.

“وقتی ، نه اگر مشکلی پیش بیاید ، چگونه مشکل را برطرف خواهیم کرد ، خصوصاً اگر این یک مشکل فوری باشد؟” او پرسید. “انرژی هسته ای به قدری پیچیده است که پیش بینی هر مسئله قابل پیش بینی به قطعات ، تکنسین ها و تدارکاتی نیاز دارد که برای نسل های بعدی عملی به نظر نمی رسد.”

وی توصیه کرد که ناسا از فتوولتائیک خورشیدی استفاده کند ، که به گفته وی در حال حاضر در فضا برای تولید نیرو استفاده می شود و آن را به عنوان یک راه حل عملی توصیف کرد.

وی در مورد فتوولتائیک خورشیدی گفت: “این هزینه در 10 سال گذشته به قدری کاهش یافته است که شرکت های خدمات شهری ، مشاغل و مدارس در همه جای کره زمین آن را روی گزینه های دیگر نصب می کنند.” “هیچ خطری فاجعه بار مانند ذوب شدن ، آلودگی رادیواکتیو و قطع کامل برق وجود ندارد. خورشید راه حل نهایی برای اطمینان از افزونگی و توسعه پذیری در طول زمان است.”

علیرغم این نگرانی ها ، کالومینو گفت که ایمنی در اولویت اول ناسا بوده است. این پروژه هنوز باید تحت فرآیند تصویب قانون سیاست ملی محیط زیست قرار گیرد ، که شامل ارزیابی اثرات زیست محیطی پروژه است و سیستم برق طوری طراحی می شود که تا زمانی که روی سطح ماه نباشد ، سوخت هسته ای حتی فعال نمی شود.

وی گفت: “بر خلاف راکتورهای زمینی ، قصد حذف یا جایگزینی سوخت وجود ندارد.”

کالومینو گفت که در پایان مأموریت 10 ساله خود ، برنامه ای برای بازنشستگی ایمن تسهیلات نیز وجود دارد.

وی گفت: “در پایان عمر ، سیستم خاموش می شود و سطح اشعه به تدریج به سطح ایمنی برای دسترسی و مدیریت انسان کاهش می یابد.” “سیستم های استفاده شده می توانند به مکانی برای ذخیره سازی از راه دور منتقل شوند که هیچ تهدیدی برای خدمه یا محیط زیست ایجاد نکنند.”

دکتر خوزه موری ، مدیر ارشد نوآوری پزشکی در Liberty BioSecurity ، گفت که حتی اگر حادثه ای در مرکز ماه رخ دهد ، خطر کمی برای زمین دارد. این بدان دلیل است که این سیاره توسط جو محافظت می شود که جلوی نوعی تابش مرگبار ایجاد شده در فضا را می گیرد.

وی گفت: “اشعه اشكال مختلفی دارد و اشعه های كیهانی از مضرترین آنها هستند و جهان در آن فرو رفته است.” “همچنین همه اشکال دیگر تابش به طور گسترده ای در سراسر وجود دارد.”

دکتر موری افزود که برخی از شرکت هایی که برای شرکت در این تلاش ابراز تمایل کرده اند شامل Blue Origin و BWXT است. Blue Origin نظری به CNBC ارائه نمی دهد ، و BWXT درخواست نظر را بر نمی گرداند.

وی گفت: “این ترکیبی از شرکتهای مهندسی انرژی عمومی ، شرکتهای هوافضا سنتی و بازیکنان جدید هوافضا نیز هست.”

در حالی که این تلاش فقط در مراحل آغازین خود است ، اما این نشان می دهد که صنعت انرژی هسته ای هنوز در حال کشف مرزهای جدید است. علی رغم ماهیت سیاسی پیچیده موضوع انرژی هسته ای ، دکتر موری گفت که مزایای آن آن را برای تأمین تلاش های آمریکا در فضا ایده آل می کند.

وی گفت: انرژی هسته ای همیشه نوعی انرژی بسیار تمیز و بسیار م effectiveثر بوده است. “از نظر واقعی ، این امر برای اکتشافات عمیق فضا و مهمتر از همه ، برای تبدیل شدن بشر به یک گونه چند سیاره ای مهم خواهد بود. این طلوع جدید اکتشافات فضایی شاهد تجدید حیات در صنعت هسته ای است تا شکل بعدی انرژی پاک و کارآمد کشف شود. “