طرح ناسا برای ارسال راکتور اتمی کوچک و بهینه به فضا

برای امیدوار ساختن انسان‌ها در هر سطحی از استعمار یا مسکونی‌سازی طولانی‌مدت مریخ، ما باید سیستم‌های تولید توانی توسعه دهیم که بتوانیم از طریق آن‌ها نیازهای انرژی خود را در آن دنیای جدید برآورده کنیم. در راستای همین نیازها، ناسا، وزارت انرژی ایالات متحده (DOE) و آزمایشگاه ملی لس‌آلاموس (LANL) با جدیت روی طرحی موسوم به کیلوپاور Kilopower کار کرده‌اند. کیلوپاور یک راکتور انرژی هسته‌ای جمع‌و‌جور است که می‌تواند روی سیاره‌ی سرخ و جاهایی فراتر از آن کار کند.

نمونه‌ی اولیه‌ی راکتور کیلوپاور تقریبا به‌اندازه‌ی یک ظرف قهوه است و از اورانیوم برای تأمین برق بین یک و ۱۰ کیلووات تا مدت ۱۰ سال استفاده می‌کند. ۱۰ کیلووات در هر روز برای یک خانواده‌ی معمولی روی کره‌ی زمین بیش از اندازه کافی است؛ اما اگر هدف نهایی ناسا اسکان مردم در مریخ و فراسوی آن باشد، نیاز به مقادیر بیشتری خواهد داشت. پت مک‌کلور، مدیر پروژه‌ی کیلوپاور در LANL، می‌گوید:

 یک دستگاه توستر معمولی در حدود یک کیلووات توان استفاده می‌کند. در یک خانواده‌ی معمولی شما، به‌طور متوسط ​​روزانه حدود ۵ کیلووات استفاده می‌کنید. این مقدار انرژی برای ناسا هم قابل توجه است. در ناسا، از ده‌ها تا صدها وات برق استفاده می‌شود؛ بنابراین یک کیلووات یا ۱۰ کیلووات برق، اساسا مقدار زیادی است.

لی مسیان، تکنسین اصلی ناسا در زمینه‌ی ذخیره‌ی انرژی و توان، به رویترز گفته است که یک مأموریت انسانی به احتمال زیاد نیاز به ۴۰ تا ۵۰ کیلو وات الکتریسیته دارد؛ به‌نحوی که بتواند همه‌ی انرژی مورد نیاز برای فعالیت‌های فضانوردان را تأمین کند. ممکن است این پرسش برای برخی پیش آید که چرا ناسا تصمیم به تولید راکتوری کوچک‌تر گرفته است که برق کمتری نسبت به همتایان بزرگ‌تر خود تولید می‌کند؟

با وجود اینکه ما اذعان می‌کنیم راکتورهای سنتی مسئله‌ی انرژی را حل می‌کنند؛ ولی مک‌کلور اشاره می‌گوید که اندازه‌ی کوچک‌تر نمونه‌ی اولیه، پیش‌بینی عملکرد و همچنین کارکرد آن را آسان‌تر می‌کند. راکتور چندگانه‌ی کیلوپاور می‌تواند به‌طور همزمان استفاده شود و حتی خود را کنترل کند؛ بدین معنی که شانس کمتری برای فروگداخت هسته‌ای (گدازش استوانه‌هاى سوخت اتمي در اثر خرابی دستگاه‌هاى سردكن و رها شدن تابش خطرناک) وجود دارد. مک‌کلور می‌گوید:

سوخت مذاب حتی اگر غیر ممکن نباشد، می‌تواند برای کاربردهایی که ما مد نظر داریم، بسیار دشوار باشد؛ برپایه‌ی روشی که ما فیزیک مسئله را مبتنی بر آن طراحی کرده‌ایم، راکتور اساسا گرما را به‌همان میزانی که از آن درخواست می‌شود، تحویل می‌دهد. بنابراین اگر ما خنک‌کننده را از دست بدهیم و میزان انرژی حرارتی تغییر کند، توان راکتور با همان میزان جدید تطبیق پیدا می‌کند و به خروجی متناسب با آن می‌رسد.

آماده برای فضا

هر راکتوری که برای مأموریت‌های ماه و مریخ مورد استفاده قرار می‌گیرد، باید کاملا بادوام باشد و بتواند در برابر محیط‌ها و عناصر آسیب‌زننده یا سخت عملکرد مناسبی ارائه دهد. در مریخ، توان رسیده‌ از خورشید در طول فصل‌ها تغییر می‌کند و طوفان گردوغبار می‌تواند برای چندین ماه طول در جریان باشد. در کره‌ی ماه، یک شب سرد مرطوب به مدت ۱۴ روز زمینی ادامه دارد. راکتور کیلوپاور به‌طور خاص با در نظر گرفتن این موانع طراحی شده است. میسون در نشریه‌ی خبری ناسا میگ‌وید:

ما یک منبع توان می‌خواهیم که بتواند محیط‌های با شرایط دشوار را اداره کند. کیلوپاور می‌تواند با سراسر سطح مریخ سازگار شود؛ از جمله پهنه‌های شمالی سیاره که ممکن است آب در آنجا وجود داشته باشد. کیلوپاور می‌تواند در ماه هم برای کمک به جستجوی منابعی در گودال‌های تاریک به کار گرفته شود.

به‌گفته‌ی مک‌کلور، برنامه‌ی فعلی این است که از مدل یک کیلوواتی کیلوپاور برای مأموریت‌های فضایی استفاده کنیم. نسخه‌ی ۱۰ کیلواتی برای مأموریت‌های فضایی یا مأموریت‌های عمیق به سطح مریخ استفاده خواهد شد. ناسا برای مورد دوم، پنج راکتور كیلوپاور را به فضا ارسال می‌كند.

به‌گزارش پایگاه پاپیولار ساینس، ناسا در حال مذاکره با گروه‌های تجاری است تا بررسی کنند که آیا علاقه‌ای به استفاده از راکتورهای کیلوپاور در پروژه‌های اکتشاف فضایی خود خواهند داشت یا خیر. فعلا از هیچ شرکتی نامی برده نشده است؛ اما اسپیس‌ایکس ایلان ماسک و لاکهید مارتین احتمالا نخستین گزینه‌هایی هستند که به ذهن می‌رسند. با این حال به آزمایش‌های بیشتری پیش از راه‌اندازی و استفاده از کیلوپاور نیاز است. ناسا قصد دارد در هفته‌های پیش رو، سیستم تأمین توان کیلوپاور را به هسته‌ی راکتور خود برای بررسی‌های نهایی متصل کند. این بررسی‌ها باید تا اواخر ماه مارس ادامه یابد و پس از آن یک آزمایش توان کامل آغاز خواهد شد که انتظار می‌رود حدود ۲۸ ساعت طول بکشد.

اگر کیلوپاور بتواند مراحل لازم برای راه‌اندازی و ارسال به فضا را سپری کند، باید آن را به‌عنوان دومین راکتور هسته‌ای ارسال‌شده به فضا توسط ایالات متحده به شمار آورد. مورد نخست SNAP 10A که در سال ۱۹۶۵ به فضا ارسال شد. باید امیدوار باشیم که مدت عملکرد راکتور دوم، بیشتر از عملکرد ۴۳ روزه‌ی راکتور اول باشد.