ناسا ترسل مفاعلات إلى القمر بعد عشر سنوات |

اذا سارت الامور بشكل جيد، وسوف وقت ما عقد من اندر الولايات المتحدة في المستقبل يحمل مفاعل نووي صغير ستصل إلى قاعدة القمر. وفي هذا المفاعل الداخلي، فإن قضبان التحكم البورون تمتد الى كومة من اليورانيوم في فتح تفاعل نووي متسلسل، تقسيم ذرات اليورانيوم والنشرات الحرارة، ثم يتم نقل الحرارة إلى مولد، بحيث أنها سوف تجلب النور إلى قاعدة على سطح القمر.

لقد مرت ناسا خلال نصف قرن من الجهود لإنشاء مفاعل نووي يمكن استخدامه في الفضاء ، وقد أكملت للتو اختبارًا تم تصميمه حديثًا ، ويطلق على هذا المفاعل الجديد اسم كيلوباور ، وقد يكون معلمه التالي في عام 2020. في مرحلة ما من الفضاء ، تم تطوير جهاز Kilopower بمساعدة وزارة الطاقة الأمريكية ، وهو أول مفاعل نووي جديد تم بناؤه في الولايات المتحدة منذ 40 عامًا ، وقد يغير استكشاف الفضاء ، خاصة البؤرة الاستيطانية الدائمة في النظام الشمسي. طريقة تصنيع الطاقة.

تستخدم البعثات الفضائية الحالية خلايا الوقود ، البطاريات النووية أو الطاقة الشمسية ، لكن ليلة القمر تستمر لمدة أسبوعين ، وشدة ضوء الشمس على المريخ لا تمثل سوى 40٪ من الأرض ، جيم رويتر ، نائب مساعد إداري ، قسم تكنولوجيا الفضاء في ناسا يقول: "عندما نذهب إلى القمر أو في النهاية إلى المريخ ، من المرجح أننا بحاجة إلى الكثير من الطاقة التي لا تستطيع الاعتماد على الشمس ، خاصة إذا كنا نريد أن نعيش هناك".

الكيلوباور هو مفاعل انشطار صغير وخفيف الوزن قادر على تزويد ما يصل إلى 10 كيلووات من الكهرباء ، وتقول ناسا أن أربعة مفاعلات من الكيلو بووير قطر 10 كيلووات ستوفر طاقة كافية للمريخ أو قاعدة بشرية على القمر. قال الخبراء في مجال البحث ، كلوديو برونو ، أستاذ الهندسة في جامعة كونيتيكت ، إن 40 كيلوواط من الكهرباء يمكن أن تلبي احتياجات ثلاث إلى ثماني عائلات في الولايات المتحدة.

وأضاف: "40 كيلووات تعادل 60 حصان تقريبًا ، وقد تظن أنها غير كافية. في الواقع ، إذا كنت تريد أن تفعل أي شيء مفيد ، خاصة إذا كانت مهمة القمر أو المريخ هي مهمة مأهولة ، فأنت بحاجة إلى ستكون الطاقة أكثر ، لكن في كل مرة في الماضي ، هناك أناس يحتجون على الخطر القاتل للطاقة النووية ، وهذه هي المرة الأولى منذ عقود التي يتحدث فيها الناس عن استخدام المفاعلات النووية لتوفير الطاقة للمولدات ، لذا فإن هذه هي الإشارة الإيجابية الأولى.

في مجال استكشاف الفضاء ، هناك طريقتان رئيسيتان لاستخدام الطاقة النووية: صنع الكهرباء أو توليد الدفع ، وسيستخدم الكيلو باور لتوليد الكهرباء ، مثل محطة الطاقة على الأرض ، وسيولد المزيد من الكهرباء أكثر من مركبة فضائية واحدة. الحاجة ، التي تجعلها أكثر ملاءمة للبؤر الاستيطانية الكبيرة على كوكب الأرض.كما سيتم استخدام كيلووبول في قيادة المركبة الفضائية ، خاصة للمحرك الأيوني لتوفير الطاقة ، لكن ناسا لم تقرر بعد استخدام هذه التكنولوجيا.

Kilopower منذ عام 2012، وبدأ البحث والتطوير، ولكن تأثيرها هو أكثر بكثير من الطاقة النووية مساعدة مشروع نظام NASA 60S من القرن الماضي (ويشار إلى SNAP). وضع مشروع SNAP نظامين للطاقة النووية، واحد هو الحرارية بالنظائر المشعة يحدث (ويشار إلى RTG)، فإنه يمكن التقاط الطاقة من التحلل الإشعاعي توفير الحرارة والكهرباء. وقد استخدمت عشرات السفن لمركبة الفضاء الفضاء السحيق نظام RTG، الذي يحتوي على روفر الفضول على سطح المريخ والنظام الشمسي الخارجي واكتشاف آفاق جديدة لكوكب قزم رقم بلوتو التحقيق.

وهناك نظام آخر للطاقة في مشروع SNAP هو نظام مفاعل الانشطار ، الذي يولد الطاقة من خلال الانشطار الذري ، وهذه التقنية هي نفسها التي تستخدمها الغواصات النووية ، وقد أطلقت ناسا محطة للطاقة النووية تسمى SNAP-10A في أبريل 1965. عملت محطة الطاقة النووية لمدة 43 يومًا وولدت 500 واط من الكهرباء قبل الفشل ، ولا تزال في مدار الأرض وأصبحت الآن حطامًا فضاءً.

وفي فترة الستينيات والسبعينيات ، أجرت ناسا أيضًا أبحاثًا حول تكنولوجيا الدفع الصاروخي النووي في مشروع تطبيق الطاقة النووية الصاروخية (NERVA) ، وتستخدم هذه التقنية مفاعلًا نوويًا لتسخين غاز الهيدروجين وغاز التفريغ عبر الفوهات. ينتج الوقود التقليدي الصاروخي قوة دفع مماثلة ، لكن هذا المشروع انتهى في عام 1973.

ووفقًا لبيانات اللجنة النووية العالمية ، فقد أطلقت روسيا أكثر من 30 مفاعلًا انشطارًا في الفضاء ، وبعد أن ألغى الرئيس الأمريكي ريتشارد نيكسون أبحاث تكنولوجيا الدفع النووي التي أطلقتها وكالة ناسا في عام 1973 ، تخلت روسيا أيضًا عن مشروعها الخاص. توقفت الدراسة عام 1973. وبحلول عام 2018 ، كان معظم الأشخاص الذين شاركوا في هذا المشروع إما متقاعدين أو متوفين ، وعلى الرغم من أننا لا نزال نملك تقارير ، فإن التقرير لن يتحدث.

ذوبان الجليد الدراسة في عام 2012، قامت وكالة ناسا ووزارة الخارجية الأمريكية من سلفه الطاقة في Kilopower (DUFF التجربة) اختبارا أوليا، وتنتج 24 واط من الطاقة. DUFF عن طريق أنبوب الحرارة لتبريد المفاعل، والتمهيدية ستيرلينغ حرارة المحرك إلى استخدام مفاعل للطاقة الكهربائية. بعد اختبار DUFF، إذن ناسا لبدء مشروع Kilopower، والتي لوصول أول مرة لتمويل البحوث في عام 2014.

بدأت الاختبارات الأخيرة التي أجرتها ناسا ووزارة الطاقة في كيلوباور في نوفمبر 2017 واستمرت حتى مارس من هذا العام ، وخلال الاختبار ، تم اختبار مفاعل كيلوباور لمدة 28 ساعة من الطاقة الكاملة ، ثم تم إيقافه وتبريده. وقال مارك جيبسون كبير المهندسين في مشروع كيلوباور في مركز جلين للأبحاث التابع لناسا ، إن المفاعل يعمل عند 800 درجة مئوية ويولد أكثر من 4 كيلوواط من الكهرباء.

وكالة ناسا ووزارة الطاقة والمفاعلات Kilopower أكثر أمانا من الإصدارات السابقة بسبب وضع مختلف عملياتها. مع قضبان التحكم البورون وعاكسات البريليوم، سلسلة من ردود الفعل الانشطار تحت السيطرة، حتى تكون قادرة على وقف. رئيس المشروع وKilopower، الولايات المتحدة الأمريكية وقالت وزارة مختبر لوس ألاموس الوطني للطاقة باتريك مكلور: "إذا كان مفاعل أو الانفجار وقع الصاروخ على منصة الاطلاق، والإشعاع في قلب من اليورانيوم 235 في الإنسان، بعد كيلومتر واحد لن يتجاوز إشعاع الخلفية الطبيعي انها مجرد الأفضل. نية سيئة، ونحن لا أعتقد أنه في حال وقوع حادث إطلاق، ومفاعل لديه فرصة للفشل.

وقال كبير المصممين لوس ألاموس الوطني مختبر ديفيد بوستون مفاعل، يمكن للمفاعل مماثل توفير الطاقة للمحرك أيوني لتوفير الطاقة لرحلة المركبة الفضائية. ولكن، وقال وفقا لبرونو كمية من المواد الخام اللازمة لبدء سلسلة من ردود الفعل الانشطار فإنه قد يعني أن المفاعل سيكون كبيرا وثقيلة ولا يمكن أن يكون عملي. خص NASA خارج جديدة المفاهيم حرارة المحرك النووية اليورانيوم، والتقنيات، وصواريخ الوقود الكيميائية الحالية مشابهة لتلك المستخدمة. ولكن في عام 2017 8 قد تبدأ من مشاريع نظام الدفع الحرارية النووية لم تكن نفس Kilopower الحصول على هذا التقدم.

معظم المركبات الفضائية باستخدام نظام RTG لإنتاج الكهرباء من خلال جمع الحرارة الناتجة عن اضمحلال البلوتونيوم، ولكن كفاءة RTG الطاقة منخفضة جدا، بالإضافة تعمل بالطاقة النووية، وعدم كفاية المعروض من الخام ثاني أكسيد مواد البلوتونيوم. وبعد توقف دام 30 سنة، من وزارة الطاقة الأمريكية 2015 لاستئناف انتاج البلوتونيوم 238، ولكن المخزون الامريكي الحالي فقط ما يكفي لتوفير الطاقة لعام 2020 المريخ روفر ناسا، ولكن أيضا قد تكون قادرة على دعم واحد أو اثنين من المهام المحتملة إلى خارج النظام الشمسي.

يمكن استخدام Kilopower كبديل ، ولكن يعتقد المسؤولون الحكوميون والخبراء جميعاً أن الاحتمال كبير ، حيث قال جيبسون: "من منظور الطاقة ، بدأنا بمشروع RTG. نأمل أن هذا المشروع سيمكننا من تحقيق المزيد. إن استخدام الفضاء ، مثلاً ، هو استكشاف الفضاء ، ثم تحتاج إلى آلاف من الكهرباء لتزويدها بالطاقة ، وبعبارة أخرى ، يحتاج البشر إلى طاقة تزيد على عشرة إلى مئات المرات من مفاعل كيلوباور واحد للعمل على القمر أو على المريخ. ومع ذلك ، قال Poston أن التصميم الموحد للمفاعل يمكن تغييره بسهولة لتلبية تلك الاحتياجات.

وأضاف برونو، مفاعل Kilopower هو خطوة هامة لبناء محطات للطاقة النووية المساحة المتاحة، والقادم من المفاعل ومن المرجح أن يتم اختبارها في الفضاء. وقد NASA غير مرخص بعد لمثل هذه المشاريع، ولكن في مؤتمر صحفي عقد في وقت مبكر من هذا الشهر وقالت رويترز في ذلك الوقت 18 شهرا المقبلة، ستركز على كيفية إجراء مثل رحلة تجريبية. احتمال واحد هو استخدام وسائل النقل المسبار القمري صغيرة المفاعلات Kilopower، وهذا ربما يكون مفاعلات صغيرة في وكالة ناسا وضعت آخر مهمة استكشاف القمر.

وقالت بوستون: "الاختبار الأرضي الناجح مهم لمستقبل استكشاف الفضاء البشري. لقد تحققنا من أن مفهوم التكنولوجيا هذا متاح الآن لوكالة ناسا. بالنسبة لي ، فإن أكثر شيء مثير بالنسبة لي هو تطبيقاته المحتملة. بالمعنى الحقيقي ، هذه هي الخطوة الأولى التي اتخذناها في مجال أبحاث تكنولوجيا الطاقة الانشطارية المتوفرة في الفضاء.