چرا ناسا می خواهد نیروگاه هسته ای را روی ماه بگذارد

تصویری از مفهوم سیستم قدرت شکافت هسته ای در ماه.

ناسا

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 ، سرپرست فناوری فناوری هسته ای ناسا در اداره مأموریت 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 ماه فرودگر ادغام می شود و یک وسیله نقلیه پرتاب 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 برای ایجاد یک ایستگاه در ماه یا مریخ را فراهم می کند. توانایی تولید مقدار 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 فناوری 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.

نیروگاه هسته ای چگونه کار خواهد کرد

وی گفت: “یک نوع سوخت هسته ای غنی شده کم ، هسته هسته ای را تأمین می کند.” “راکتور هسته ای کوچک گرمی تولید می کند که به سیستم تبدیل نیرو منتقل می شود. 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 که علاوه بر تحقیق و توسعه ای که طی چند دهه گذشته انجام شده است ، 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 از امکانات موجود و متخصص فنی موجود در آزمایشگاه های ملی خود برای پشتیبانی از این طرح مهم جهت تأمین جدول زمانی کشور استفاده کنیم.” “در INL ، ما از تلاش صنعت / مشارکت آینده در ماههای آینده برای طراحی این راكتور تظاهرات ، گرد هم آوردن شركت های هوا فضا ، هسته ای و نیرو برای این تلاش عظیم حمایت می كنیم.”

عکسی از ماه که توسط فضاپیمای Beresheet SpaceIL در مدار گرفته شده است.

SpaceIL

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 طراحی 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 نام 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 برای 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 قصد دارد چندین قرارداد كوتاه مدت برای توسعه یك طرح اولیه و سپس یك قرارداد بزرگ بعدی برای توسعه سخت افزار پرواز نهایی اعطا كند.” “این پروژه پیش بینی می کند که شرکت ها تیم هایی را برای رسیدگی به تمام زمینه های فناوری 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.” “علاوه بر این ، ممکن است تجهیزات ارتباطی تخصصی ، سنسورها ، فن آوری تبدیل نیرو و فن آوری انتقال گرما نیز وجود داشته باشد که با ایجاد مشارکت با بازدهی بالاتری به دست می آید.”

آیا راکتور هسته ای روی ماه ایمن است؟

ایده راکتور هسته ای روی ماه ممکن است برای عموم غیرمعمول – یا حتی خطرناک به نظر برسد. اندرو کربتری ، بنیانگذار آژانس کاریابی 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 رادیو ایزوتوپ استفاده كرده اند كه منبع برق آنها پلوتونیوم 238 است.

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

“با کاهش سریع هزینه برق کاملاً تمیز از آفتاب ، باد و آبهای کوچک در مقیاس کوچک ، به علاوه کارایی فزاینده ای 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. ماموریتهای دیگری که در آینده انجام می شوند نیز ممکن است 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 مأموریت ها می توانند انواع سیستم های انرژی خورشیدی ، باتری ، رادیو ایزوتوپ و شکاف را بخواهند تا طیف گسترده ای از نیازهای شما را امکان پذیر کند.” “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 متفاوت است و طوفانهای گرد و غبار دوره ای می توانند ماهها ادامه داشته باشند. 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 تامین سوخت محدود است. قدرت سطح شکافت سبک ، قابل اعتماد و 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 مسئله فوری باشد؟” او پرسید. “انرژی هسته ای آنقدر پیچیده است که پیش بینی هر مشکل 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.

قدرت سطح شکافت در مکانهایی که به راحتی در دسترس نیستند ، انرژی خورشیدی ، بادی و انرژی آبی لازم است.

آنتونی کالومینو

سبد فناوری هسته ای ناسا در اداره ماموریت فناوری فضایی پیشرو است

وی در مورد فتوولتائیک خورشیدی گفت: “این هزینه در 10 سال گذشته بسیار کاهش یافته است ، به طوری که شرکت های آب و برق ، مشاغل و مدارس در همه جای کره زمین آن را روی گزینه های موجود 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 کل اولویت ناسا بوده است. این پروژه هنوز باید تحت فرآیند تصویب قانون سیاست ملی زیست محیطی 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 میزان ایمنی برای دسترسی و مدیریت انسان کاهش می یابد.” “سیستم های استفاده شده می توانند به مکان ذخیره سازی از راه دور منتقل شوند و هیچ تهدیدی برای خدمه یا محیط زیست ایجاد نکنند.”

تصور یک هنرمند از پایگاه انسانی مریخ ، با برش برش ، یک منطقه باغبانی داخلی را نشان می دهد

منبع: ناسا

دکتر خوزه موری ، مدیر ارشد نوآوری پزشکی در Liberty BioSecurity ، گفت که حتی اگر در تاسیسات روی ماه حادثه ای رخ دهد ، خطر کمی برای زمین دارد. این بدان دلیل است که این سیاره توسط جو محافظت می شود که مانع از تابش مرگبار تولید شده در فضای خارج می شود.

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 است.”

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. “

Leave a reply

You may use these HTML tags and attributes: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <s> <strike> <strong>