Zapewnienie stabilnego źródła zasilania jest kluczowym wyzwaniem dla trwałej obecności człowieka na Srebrnym Globie. NASA, we współpracy z Departamentem Energii USA, przyspiesza prace nad systemami rozszczepienia jądrowego, które mają znaleźć w przyszłości zastosowanie także w bazach księżycowych. W przyszłości, czyli zdaniem niektórych już przed końcem tej dekady.
Choć energia słoneczna jest wciąż podstawą zasilania satelitów i statków umieszczanych na orbicie okołoziemskiej, przy warunkach panujących na powierzchni Księżyca okazuje się już niewystarczająca. W każdym razie z punktu widzenia poważnych misji załogowych. Głównym utrudnieniem jest cykl dobowy naszego satelity: noc na Księżycu trwa około 14 ziemskich dni, podczas których temperatura spada tam do ekstremalnych wartości: nawet poniżej -170°C. Poleganie wyłącznie na panelach słonecznych wymagałoby zatem budowy gigantycznych i ciężkich magazynów energii, co przy obecnych kosztach transportu orbitalnego jest nieefektywne.
Systemy energetyczne wykorzystujące rozszczepienie jądrowe (ang. fission surface power) to pewne rozwiązanie tego problemu. Reaktor o mocy około 40 kilowatów – co wystarczyłoby do zasilenia około 30 gospodarstw domowych przez całą dekadę – może pracować w trybie ciągłym, niezależnie od nasłonecznienia, lokalizacji (czyli na przykład również w zacienionych kraterach na księżycowym biegunie południowym) czy warunków atmosferycznych (burze pyłowe, które sparaliżują m.in. panele słoneczne na Marsie).
Wykorzystanie energii jądrowej w kosmosie nie jest przy tym koncepcją nową, natomiast reaktor planowany obecnie na Srebrnym Globie ma stanowić znaczne osiągnięcie technologiczne. Dotychczas misje takie jak Cassini, Voyager czy łaziki marsjańskie Curiosity i Perseverance korzystały z radioizotopowych generatorów termoelektrycznych, które wykorzystują ciepło będące efektem ubocznym w reakcjach naturalnego rozpadu plutonu-238, czyli stosunkowo niewielką ilość energii. Nowy projekt zakłada korzystanie z kontrolowanej reakcji rozszczepienia jądrowego, podobnej do tej stosowanej w elektrowniach jądrowych na Ziemi, ale w mikroskali. Taki system produkcji energii musi być przy tym lekki, w pełni autonomiczny i zdolny do przetrwania przeciążeń podczas startu rakiety oraz lądowania na nierównym terenie.
Realizacja tego celu wymaga ścisłej współpracy między różnymi podmiotami. NASA odpowiada za integrację systemu z misją Artemis, natomiast Departament Energii (DOE) ma wnieść niezbędne kompetencje i wiedzę z zakresu fizyki jądrowej i inżynierii materiałowej. Wszystko to we współpracy z partnerami komercyjnymi. Projekt w obecnej fazie skupia się głównie na opracowaniu projektów koncepcyjnych, które uwzględniają nie tylko sam rdzeń reaktora, ale także zaawansowane systemy konwersji energii oraz mechanizmy odprowadzania ciepła odpadowego w warunkach próżni, co jest jednym z najtrudniejszych zadań w warunkach przestrzeni kosmicznej NASA informuje, że system ma być gotowy do zademonstrowania do 2030 roku, jednak – jak zwykle w takich przypadkach – należy raczej liczyć się ze sporymi opóźnieniami.
Choć na projekt można (i warto) patrzeć dość sceptycznie, jego sukces na Księżycu będzie miał duże znaczenie, wykraczające poza sam program Artemis. Księżyc traktowany jest jako swoisty poligon doświadczalny. Jeśli ta technologia sprawdzi się w środowisku księżycowym, stanie się zapewne jedną z podstaw dla pierwszej załogowej wyprawy na Marsa.
Czytaj więcej:
Opracowanie: Elżbieta Kuligowska
Źródło: Space.com
Na ilustracji:
Wizja artystyczna przedstawiająca instalację energetyczną na Księżycu. (NASA)
