Si tout va bien, au cours de la prochaine décennie, un atterrisseur américain transportera un petit réacteur nucléaire pour atteindre la base lunaire.A l'intérieur de ce réacteur, une tige de bore va coller dans un tas d'uranium pour ouvrir la réaction en chaîne nucléaire. Diviser les atomes d'uranium et libérer la chaleur, puis ces chaleurs seront transmises à un générateur qui apportera de la lumière à la base lunaire.
La NASA a entrepris un demi-siècle d'efforts pour créer un réacteur nucléaire pouvant être utilisé dans l'espace, et vient de terminer un nouveau test: ce nouveau réacteur s'appelle Kilopower et sa prochaine étape pourrait être dans les années 2020. Kilopower a été développé avec l'aide du ministère de l'Énergie des États-Unis, le premier réacteur nucléaire construit aux États-Unis depuis 40 ans, qui pourrait modifier l'exploration spatiale, en particulier l'avant-poste humain permanent du système solaire. Méthode de fabrication d'énergie
Les missions spatiales actuelles utilisent des piles à combustible, des batteries nucléaires ou l'énergie solaire, mais la nuit de la lune dure deux semaines et l'intensité de la lumière du soleil sur Mars ne représente que 40% de la Terre Jim Reuter, Adjoint administratif adjoint Il dit: «Quand nous irons sur la Lune ou sur Mars, nous aurons probablement besoin de beaucoup d'énergie qui ne peut pas compter sur le soleil, surtout si nous voulons vivre là-bas.
Kilopower est un petit réacteur à fission léger capable de fournir jusqu'à 10 kilowatts d'électricité.La NASA dit que quatre réacteurs Kilopower de 10 kilowatts fourniront assez d'énergie pour Mars ou une base humaine sur la lune. Experts dans le domaine de la recherche, Claudio Bruno, professeur d'ingénierie à l'Université du Connecticut, a déclaré que 40 kilowatts d'électricité peuvent répondre aux besoins de trois à huit familles aux États-Unis.
Il a ajouté: «40 kilowatts équivaut à peu près à 60 chevaux, et vous pouvez penser que ce n'est pas suffisant.» En fait, si vous voulez faire quelque chose d'utile, surtout si la mission de la Lune ou de Mars est une mission humaine, vous devez Mais il y a toujours des gens qui protestent contre le danger mortel de l'énergie nucléaire: c'est la première fois depuis des décennies que les gens parlent d'utiliser des réacteurs nucléaires pour fournir de l'énergie aux générateurs, c'est donc le premier signal positif.
Dans l'exploration spatiale, il y a deux manières principales d'utiliser l'énergie nucléaire: produire de l'électricité ou générer de la propulsion, Kilopower produira de l'électricité, tout comme la centrale électrique sur Terre, produira plus d'électricité qu'un seul engin spatial. Le besoin, qui le rend plus approprié pour les plus grandes avant-postes de la planète, sera également utilisé pour conduire le vaisseau spatial, principalement pour le moteur ionique pour fournir de l'énergie, mais la NASA n'a pas encore décidé d'utiliser cette technologie.
Kilopower fait des recherches et se développe depuis 2012, mais son effet dépasse de loin celui du système nucléaire auxiliaire de la NASA (SNAP) dans les années 1960. Le projet SNAP a développé deux systèmes d'énergie nucléaire, dont la génération thermoélectrique des radio-isotopes. (RTG), qui capte l'énergie de la désintégration radioactive pour fournir de l'énergie thermique et de l'électricité Des dizaines de vaisseaux spatiaux profonds ont utilisé des systèmes RTG, y compris un mobile de curiosité sur Mars et une nouvelle vision d'exploration des planètes naines dans le système solaire externe. Détecteur de Pluton.
Un autre système d'alimentation du projet SNAP est le système de réacteur à fission, qui génère de l'énergie grâce au fractionnement des atomes.Cette technologie est la même que celle utilisée par les sous-marins nucléaires.La NASA a lancé une centrale nucléaire nommée SNAP-10A en avril 1965. La centrale nucléaire a fonctionné pendant 43 jours et a produit 500 watts d'électricité avant la panne, elle est toujours en orbite terrestre et elle devient des débris spatiaux.
Dans les années 1960 et 1970, la NASA a également mené des recherches sur la technologie de propulsion des fusées nucléaires dans le cadre du projet NERVA (fusée nucléaire), qui utilise un réacteur nucléaire pour chauffer le gaz hydrogène et évacuer les gaz par les buses. Le carburant conventionnel propulsé par fusée produit une poussée similaire, mais ce projet a pris fin en 1973.
Selon les données de la Commission mondiale du nucléaire, la Russie a lancé plus de 30 réacteurs de fission dans l'espace, après que le président américain Richard Nixon ait annulé la recherche sur la technologie de propulsion nucléaire de la NASA en 1973. L'étude a été arrêtée en 1973. D'ici à 2018, la plupart des personnes qui ont participé à ce projet prennent leur retraite ou meurent Bien que nous ayons encore des rapports, le rapport ne parlera pas.
L'étude a été décongelée en 2012. La NASA et le ministère de l'Énergie des États-Unis ont procédé à un essai préliminaire du prédécesseur de Kilopower (expérience DUFF) et ont produit 24 watts d'électricité.Le DUFF a refroidi le réacteur avec un caloduc et l'a montré pour la première fois. L'application du moteur Stirling pour convertir la chaleur du réacteur en énergie électrique Après le test DUFF, la NASA a autorisé le démarrage du projet Kilopower, qui était la première fois en 2014 que le projet recevait un financement pour la recherche.
Les derniers tests effectués par la NASA et le ministère de l'Énergie sur Kilopower ont débuté en novembre 2017 et se sont poursuivis jusqu'en mars 2012. Pendant le test, le réacteur Kilopower a été testé pendant 28 heures à pleine puissance, puis éteint et refroidi. Marc Gibson, ingénieur en chef du projet Kilopower au Glenn Research Center de la NASA, a déclaré que le réacteur fonctionnait à 800 degrés Celsius et produisait plus de 4 kilowatts d'énergie électrique.
La NASA et le Département de l'énergie, les réacteurs Kilopower plus sûrs que les versions précédentes en raison de son mode de fonctionnement différent. Avec des barres de commande de bore et réflecteurs de béryllium, la réaction en chaîne de fission sous contrôle, même pouvoir arrêter. Il Kilopower chef de projet, États-Unis Département de l'énergie Los Alamos laboratoire national Patrick McClure a déclaré: « Si le réacteur ou l'explosion fusée sur la rampe de lancement, le rayonnement dans le noyau d'uranium-235 chez l'homme, à un kilomètre ne dépassera pas le rayonnement de fond naturel, il est tout simplement le meilleur.. En termes négatifs, nous ne pensons pas qu'il y ait une chance que le réacteur échoue en cas de lancement.
Los Alamos concepteur national chef de laboratoire David Poston dit réacteur, un réacteur similaire peut fournir de l'énergie pour les propulseurs ioniques pour fournir de l'énergie pour le vol de l'engin spatial. Mais selon Bruno, a déclaré la quantité de matières premières nécessaires pour démarrer la réaction en chaîne de fission cela peut signifier que le réacteur serait grand et lourd et ne peut être pratique. la NASA a distingué un nouveau concept de moteur thermique nucléaire de l'uranium, des techniques et ses fusées de carburant chimiques courant semblables à celles utilisées. mais en 2017 8 Le projet de système de propulsion thermique nucléaire a commencé ce mois-ci n'a pas fait de progrès tels que Kilopower.
La plupart des engins spatiaux à propulsion nucléaire utilisent le système RTG pour produire de l'électricité en captant la chaleur générée par la désintégration, mais l'efficacité énergétique de RTG est extrêmement faible et l'approvisionnement en matière première d'oxyde de cérium est insuffisant. La reprise de la production de 238 a commencé en 2015, mais actuellement l'inventaire aux États-Unis est suffisant pour fournir de l'énergie au rover Mars 2020 de la NASA, et il pourrait soutenir une ou deux missions potentielles vers le système solaire externe.
Kilopower peut être utilisé comme un substitut, mais les représentants du gouvernement et les experts pensent tous que la possibilité est grande.Gibson a déclaré: «D'un point de vue énergétique, nous avons commencé avec le projet RTG Nous espérons que ce projet nous permettra d'aller plus loin. En d'autres termes, les humains ont besoin de plus de dix à cent fois plus d'énergie qu'un seul réacteur Kilopower pour fonctionner sur la Lune ou sur Mars. Cependant, Poston a déclaré que la conception standardisée du réacteur peut être facilement adaptée pour répondre à ces besoins.
Bruno a ajouté que le réacteur Kilopower est une étape importante dans la construction d'une centrale nucléaire utilisable dans l'espace.Il est très probable que le réacteur sera testé dans l'espace.La NASA n'a pas encore permis un tel projet, mais lors d'une conférence de presse plus tôt ce mois Auparavant, Reuters a déclaré que dans les prochains 18 mois sera engagé sur la façon de conduire de tels vols d'essai.Une possibilité est d'utiliser un vaisseau spatial lunaire pour transporter un petit réacteur Kilopower, et ce petit réacteur peut être à la NASA. La dernière mission d'exploration lunaire a été développée.
Poston a déclaré: «Les tests au sol sont importants pour l'avenir de l'exploration spatiale humaine.Nous avons vérifié que ce concept de technologie est maintenant disponible pour la NASA.Pour moi, la chose la plus excitante pour moi est ses applications potentielles. Dans le vrai sens du terme, c'est la première étape que nous avons franchie dans le domaine de la recherche sur la technologie de l'énergie de fission disponible dans l'espace.
