Prečo by NASA postavila NASA jadrový reaktor na Mesiaci?

„Duffy oznámiť jadrový reaktor na Mesiaci“ nie je nadpisom, ktorý som si predstavoval pred minulým týždňom. Iste, ako sci-fi milujúci hlupák som videl budúcnosť, v ktorej zohrala rolu jadrovú energiu v trvalých osadách mesiaca. Myšlienka NASA tam v nasledujúcich piatich rokoch zdala byť smiešna. Podľa vedcov to tak nie je.

„Nemám potuchy, prečo sa to tak veľa hry,“ hovorí mi profesorka Bhavya Lal po telefóne s náznakom podráždenia v jej hlase. Lalova reakcia má zmysel, keď pochopíte oblúk jej kariéry; Väčšinu svojho profesionálneho života strávila premýšľaním o tom, ako by USA mali využívať jadrovú energiu na skúmanie priestoru. V NASA pôsobila ako úradujúca hlavná technológka a získala medailu agentúry pre významnú službu. Medzi ďalšou kvalifikáciou vypovedala aj pred Kongresom o predmete jadrového pohonu a dokonca pomohla prepísať pravidlá upravujúce spustenie rádioaktívnych materiálov.

Naposledy napísala dokument s názvom Váženie budúcnosti: strategické možnosti pre americké vesmírne jadrové vedenie Tam, kde ona a jej spoluautor, Dr. Roger Myers, skúmajú minulé zlyhania politiky v USA, pretože sa týka jadrovej energie vo vesmíre a tvrdia, že krajina by mala otestovať malý jadrový systém na Mesiaci do roku 2030. správa.

LAL je skromnejší a opisuje smernicu Duffy vydanú ako „zrýchlenie prebiehajúcej práce“ v NASA. Podľa nej agentúra už roky „financuje (vesmírnu) štiepnu silu“, pričom dodáva, že jedinou novou vecou je, že existuje dátum. „Urobili sme to už viac ako 60 rokov,“ hovorí mi, a ak by NASA skončí dodávaním Duffyho plánu, nebolo by to ani prvý jadrový reaktor, ktorý USA poslali do vesmíru. Toto rozlíšenie sa týka SNAP-10A v roku 1965.

Dôvod, prečo USA strávili desaťročia skúmaním jadrových reaktorov schopných vesmíru, je jednoduchý. „Môžete získať obrovské množstvo energie z veľmi malej hmoty,“ vysvetľuje Nick Touran, fyzik reaktora, jadrový advokát a zakladateľ toho, čo je jadrové. A pre spustenie vesmíru je rozhodujúce udržiavanie nízkych sumov užitočného zaťaženia.

O koľko energie hovoríme? „Pri úplnom štiepení ponúka kus urán-235 s veľkosťou softballu toľko energie ako nákladný vlak plný uhlia,“ hovorí Dr. Lal. V kombinácii s obmedzeniami slnečnej energie, najmä čím ďalej, kozmická loď cestuje mimo slnka, jadrová hodnota je menič hry.

Lal poukazuje na sondu New Horizons ako príklad. V roku 2015 kozmická loď pretekala okolo Pluto, v tomto procese zachytávala ohromujúce fotografie trpaslíkov planéty. Ak ste pozorne sledovali misiu, možno si pamätáte, že New Horizons sa nezastavil v Pluto. Dôvodom je, že nemala dostatok energie na vstup do obežnej dráhy. „Mali sme asi 200 wattov na New Horizons. To sú v podstate dve žiarovky v hodnote moci,“ povedal Dr. Lal. Následne trvalo nové horizonty 16 mesiacov, kým zaslal všetky 50-plus gigabajty údajov, ktoré zachytil späť na Zem. Keby sonda mala 20 kilowatt mikroreaktor, Dr. Lal tvrdí, že tieto údaje mohlo vysielať v reálnom čase, na vrchole obežnej dráhy a nepretržite prevádzkovať všetky svoje nástroje.

Pokiaľ ide o Mesiac, jadrová energia by bola transformačná. Na našom jedinom prirodzenom satelite, noci trvajú 14 dní Zeme a existujú krátery, ktoré nikdy nevidia žiadne slnečné svetlo. Solárna energia by mohla napájať trvalú základňu NASA na Mesiaci, ale nie bez „obrovského“ batérií na preklenutie dvojtýždňovej medzery v výrobe energie a tieto batérie by museli byť preverené zo Zeme.

„V určitom okamihu budeme chcieť robiť prácu na priemyselnom meradle na Mesiaci. Aj keď chceme robiť 3D tlač, vyžaduje si to stovky kilowattov moci-ak nie viac,“ povedal Dr. Lal. „Ak sa chystáte robiť akúkoľvek obchodnú aktivitu na Mesiaci, potrebujeme viac, ako to môže poskytnúť solárna energia.“

Na Marse by medzitým bola jadrová energia úplne nevyhnutná. Červená planéta je domovom prachových búrok, ktoré môžu trvať týždne alebo mesiace a pokrývajú celé kontinenty. V týchto podmienkach je solárna energia nespoľahlivá. V skutočnosti, keď NASA konečne ukončila takmer 15-ročnú misiu príležitosti na Marse, bola to prachová búrka v celej planéte, ktorá nechala roveru nefunkčný.

Ak by USA chceli nadviazať trvalú prítomnosť na Marse, Dr. Lal tvrdí, že by to malo zmysel zdokonaliť potrebnú technológiu reaktora na Mesiaci. „Nechceme, aby náš vôbec prvý jadrový reaktor pôsobil na Marse. Chceme to vyskúšať ako prvý na Mesiaci. A to je to, čo sa podľa môjho názoru NASA snaží urobiť.“

Samozrejme, existuje veľa technických prekážok, ktoré bude NASA musieť prekonať skôr, ako bude niektorá z nich blízko reality. Prekvapivo, najpriamejším problémom môže byť nájsť 100-kilowatt mikroreaktor. Práve teraz v USA nie je spoločnosť vyrábajúca mikroreaktory. Spoločnosti Atomics International a Severoamerické letectvo, spoločnosti, ktoré postavili SNAP-10A, sa pred desiatkami rokov zaniknuli.

„Existuje veľa, ktoré sa vyvíjajú, ale takmer žiadne, ktoré sú dokonca ani vo fáze prototypu,“ povedal Touran. Ako vysvetľuje, je to dôležitý detail; Väčšina jadrových reaktorov vôbec nefunguje, keď sú prvýkrát zapnuté. „Trvá niekoľko iterácií, aby sa reaktor dostal na úroveň, v ktorej je funkčný, spoľahlivý a nákladovo efektívny,“ uviedol.

Dobrou správou je, že Touran verí, že na NASA alebo súkromnú spoločnosť je viac ako dosť času na vybudovanie pracovného reaktora pre tento projekt. „Myslím, že sme na skvelom mieste, aby sme sa do roku 2030 na to urobili dobrý výkyv,“ povedal Touran. V roku 2018 NASA a Ministerstvo energetiky demonštrovali Krusty, ľahký, 10-kilowattový štiepny systém. „Bol to jeden z mála nových reaktorov, ktoré sme zapli v mnohých desaťročiach, a stalo sa to v rozpočte na topánky,“ uviedol.

Nakoniec sa nasadenie reaktora na Mesiaci môže ukázať ako zložitejšie ako stavba. Na základe nejakej drsnej matematiky, ktorú urobil Dr. Myers, by reaktor 100 kilowattov vážil medzi 10 až 15 metrickými tonami, čo znamená, že žiadna súčasná komerčná raketa ju nemôže preniesť do vesmíru. NASA bude tiež musieť nájsť spôsob, ako sa zmestiť do radiátora reaktora do rakety. Rozvinutý, komponent bude o veľkosti basketbalového ihriska.

Podľa Dr. Lala je časová os 2030 pre tento projekt pravdepodobne založená na Starship Suption, bude vtedy pripravená lietať. Ale Super ťažká raketa Elona Muska mala zlú 2025. Z troch testovacích letov sa SpaceX pokúsil tento rok, dva skončili výbuchom kozmickej lode. Jeden z nich videl, že hviezdna loď vyšla v plameňoch počas toho, čo malo byť bežným pozemným testom.

Ak spoločnosť Starship nie je pripravená do roku 2030, NASA by mohla predstavovať reaktor oddelene od všetkých ostatných komponentov potrebných na vytvorenie funkčného energetického systému, ale podľa LAL: „To prichádza s vlastným súborom výziev“. Agentúra nemá predovšetkým skvelý spôsob, ako autonómne zostaviť taký komplexný systém. V každom prípade je Starship aspoň hmatateľnou prácou. To isté sa nedá povedať o Landerovi, ktorý by bol potrebný na privedenie reaktora na povrch mesiaca. V roku 2021 NASA uzavrela SpaceX na výstavbu Lander pre misie Artemis, ale najnovšou aktualizáciou, ktorú dvaja zdieľali na kozmickej lodi, bola dvojicou 3D vnímania. Podobne aj Blue Origin z Blue Moon Lander ešte musí lietať, napriek sľubom, že by mohol urobiť svoju prvú cestu na Mesiac už na jar alebo v lete.

Ďalší otáznik visí na celý projekt. Koncom júla je NASA na dobrej ceste stratiť približne 4 000 zamestnancov, ktorí súhlasili s opustením agentúry prostredníctvom predčasného odchodu do dôchodku, dobrovoľným oddelením alebo odloženou rezignáciou – to všetko ako súčasť širšieho úsilia administratívy Trumpa orezáva počet pracovníkov v celej federálnej vláde. Všetci povedali, že NASA je na dobrej ceste, aby prehrala o pätine svojej pracovnej sily a morálka v agentúre je na historickej úrovni. Dokonca aj s poskytovaním podpory ministerstva energetiky a súkromného priemyslu existuje dobrý dôvod domnievať sa, že zníženie ovplyvní schopnosť NASA poskytovať projekt včas.

„Rozpor, ktorý je spojený s týmto návrhom, je, že Biely dom nasmeruje NASA, aby urobila dva najambicióznejšie a najťažšie projekty, ktoré môže urobiť akýkoľvek vesmírny program, ktorý má posielať ľudí na Mesiac a Mars, ale aby to urobil s úrovňou zdrojov a pracovným sídlom, ktoré sa rovnajú tomu, čo agentúra mala pred prvými ľuďmi pred prvými ľuďmi v roku 1961,“ povedal Dreier.

Hovorca NASA odmietol zdieľať špecifiká o znížení – vrátane počtu zamestnancov pripravených opustiť Glenn Research Center, zariadenia, ktoré postavilo reaktor Krusty a kde sa sústreďuje veľká časť talentu jadrového inžinierstva agentúry. „Keď bude k dispozícii viac oficiálnych informácií, očakávame, že odpovedáme na viac vašich otázok,“ uviedol hovorca.

„Prial by som si, aby bol nejaký inventár 4 000 ľudí, ktorí odišli. Aké medzery zostali? Nemáme potuchy, či sú odchody systematické,“ povedal Dr. Lal. „NASA nebola otvorená ani transparentná o tom, aké typy zamestnancov vzali program odloženej rezignácie, kde sú tieto zručnosti a odkiaľ sa odchádzajú,“ dodal Drier. „Jadrové inžinierstvo nie je pre väčšinu ľudí bežnou oblasťou. (Zníženia) určite nemôže pomôcť.“ Napriek tomu Lal aj Touran veria, že zapojenie ministerstva energetiky pravdepodobne otočí veci v prospech NASA.

Vo vyhlásení NASA zdieľaného s Engadgetom tajomník Duffy znížil obavy pracovnej sily. „NASA sa naďalej zaviazala k nášmu poslaniu, aj keď pracujeme v rámci viac prioritového rozpočtu a zmeny s našimi pracovnými silami. NASA si zachováva silnú lavicu talentu. Som presvedčený, že náš výnimočný tím zostáva schopný bezpečne a včasné vykonávať svoje smernice a bude naďalej pokračovať v práci vpred,“ uviedol. „Budeme naďalej zaistiť, aby Amerika naďalej vedie v prieskume vesmíru, napreduje pokrok v kľúčových cieľoch vrátane návratu Američanov na Mesiac a vysadenie hviezd a pruhov na Marse, keď uvádzame zlatý vek amerických inovácií.“

Vo svojej správe Lal a Myers odhadujú, že by to stálo pri výstavbe a nasadení jadrového reaktora na Mesiaci asi 800 miliónov dolárov ročne. Aj keď podpora DOE môže zabrániť personálnym škrtom NASA z kolenného projektu, jeho uskutočniteľnosť bude závisieť, ak administratíva Trump ponúka hotovosť, aby vykonala svoje vlastné odvážne nároky.

Máte tip pre Igor? Môžete sa k nemu dostať e -mail, Bluesový Alebo pošlite správu na adresu @kodachrome.72, aby ste sa dôverovali s signálom.