Spreman NASA-in nuklearni reaktor za novu eru istraživanja svemira i koloniziranja Marsa

NASA je ovaj tjedan uspješno završila testiranje novog nuklearnog reaktora nazvanog ‘Kilopower’, koji bi u budućnosti trebao služiti kao glavni izvor energije za nastambe na Mjesecu i Marsu. Novi dizajn fisijskog reaktora prvi je koji je razvijen u više od 40 godina, a koristit će se i za svemirske brodove na dugim putovanjima, kao i za sonde poslane u duboki svemir.

“Kako se širimo sve dalje u Sunčevom sustavu, doći ćemo do točke kada će nositi sa sobom sve što nam treba, ili pokušavati naknadnu opskrbu, postati preopasno”, rekla je direktorica NASA-inog Glen centra za istraživanja Janet Kavandi. “U tom trenutku, naši istraživači morat će moći sami proizvoditi resurse koji im trebaju.” Radi se o kisiku, vodi, i raketnom gorivu - što je moguće proizvoditi na površini Marsa uz dovoljno električne energije.

Što bez Sunca?

Svemirske misije u orbiti oko Zemlje, kao i povijesne misije na Mjesec, u pravilu se koriste solarnim kolektorima ili akumulatorima kako bi ispunile potrebe za energijom. U Zemljinoj orbiti Sunce je pouzdan izvor energije, no kako se svemirske letjelice udaljavaju od Sunca, kolektori proizvode sve manje energije. Većina sondi koje su slane na Jupiter, Saturn ili dalje imale su stabilnije izvore energije - misije Pioneer, Voyager, Galileo, Cassini i New Horizons koristile su radiotermalne generatore (RTG), koji su proizvodili električnu energiju uz pomoć topline koju je proizvodio radioaktivni raspad plutonija-238.

Isti generator koristio se i za rover Curiosity, koji još uvijek istražuje površinu Marsa. Iako je Mars još uvijek dovoljno blizu da je moguće proizvoditi električnu energiju uz pomoć solarnih kolektora, oni nisu dovoljno pouzdani za potrebe dugotrajnih nastamba - tijekom noći na Marsu ne proizvode energiju, a osjetljivi su i na pješčane oluje.

Ozbiljna ograničenja

No RTG generatori imaju i svoja ograničenja - njihova učinkovitost je relativno niska, manje od 10 posto proizvedene topline se pretvara u iskoristivu električnu energiju. Dodatni je problem i nedostatak plutonija - NASA je prije tri godine obznanila kako ima dovoljno plutonija samo za još tri RTG generatora poput onog korištenog za rover Curiosity.

Novi dizajn reaktora čije je testiranje uspješno provedeno ovog tjedna zasniva se na tehnologiji nuklearne fisije - poput komercijalnih nuklearnih elektrana diljem svijeta, a umjesto plutonija koristi uranij-235. No, dok elektrane poput Krškog koriste zatvoreni sustav vodene pare koja pokreće turbine kako bi proizvele električnu energiju, Kilopower se koristi Stirlingovim motorom - jednostavnim klipnim motorom koji proizvodi energiju zahvaljujući razlici u temperaturi između dva kraja cilindra s klipom.

Jednostavan i učinkovit

Kilopower je zamišljen kao vrlo jednostavan za korištenje - jednom kada ga se aktivira, postiže stabilnu stopu nuklearne fisije i unutrašnju temperaturu od oko 800 stupnjeva celzija. Dalje održavanje praktično nije potrebno, a pruža stabilan izvor energije tokom perioda od barem 10 godina. Iako je planirano da Kilopower proizvodi oko 1000 W snage - jedan kilovat - testni reaktor proizvodio je i do 4 kW, uz učinkovitost od oko 35 posto.

Tokom cijelog testiranja reaktor je funkcionirao u cijelosti unutar zadanih parametara, a čak i kada su podigli snagu na maksimum i kada su ugasili hlađenje, jezgra se dodatno zagrijala samo za 15 stupnjeva celzija.

Spreman za svemir

Testni reaktor planski je konstruiran tako da je praktički spreman za svemirske letove, a sljedeći će korak, uz nastavak eksperimenata na tlu na poligonu za nuklearna testiranja u Nevadi, biti proizvodnja reaktora koji će biti poslan u svemir. NASA-in je plan osigurati oko 10 kW snage za nastambe na Marsu i Mjesecu, koju bi proizvodilo 4-5 Kilopower reaktora.