Ядрената енергия ли е ключът към изследването на космоса?
Ядрената енергия преживява ренесанс на Земята и в космоса. Независимо дали говорим за лунни бази или изследване на космоса, ядрената енергия може да е ключът към преминаването отвъд настоящите ни граници.
На 25 август 2012 г. самотната космическа сонда Вояджър 1 прекрачи прага на междузвездното пространство. По това време той е бил на 18 милиарда километра (11 милиона мили) от слънцето, далеч отвъд всички планети на нашата слънчева система.
Вояджър 1 беше изстрелян през 1977 г. Почти 50 години по-късно той все още се движи и изпраща информация, навлизайки все по-дълбоко в космоса. Може да направи това, защото се захранва от ядрена енергия.
Ядрената енергия, която отдавна е противоречив енергиен източник, изпитва подновен интерес на Земята, за да задвижи борбата ни срещу изменението на климата. Но зад кулисите ядрената енергия също е изправена пред ренесанс в космоса.
През юли Националното управление по аеронавтика и изследване на космическото пространство на САЩ (NASA) и Агенцията за напреднали проекти в областта на отбраната (DARPA) обявиха съвместно, че планират да изстрелят космически кораб с ядрено задвижване до 2025 или 2026 г. Европейската космическа агенция (ESA) през Turn финансира редица проучвания за използването на ядрени двигатели за изследване на космоса. А миналата година НАСА възложи договор на Уестингхаус за разработване на концепция за ядрен реактор, който да захранва бъдеща база на Луната.
„В момента има голям интерес към ядрените приложения за космически приложения“, каза д-р Рами Месалам, програмен директор по инженерство на космически кораби в университета в Лестър. „Колкото по-дълбоко изследваме нашата слънчева система и извън нея, толкова по-привлекателна ще стане ядрената енергия.“
Лунна нощ
Един участник в този нов бум е Zeno Power, стартираща компания от Съединените щати, основана през 2018 г. Екип, ръководен от тях, наскоро получи награда от 15 милиона долара за разработване на така наречените радиоизотопни ядрени енергийни системи за използване на повърхността на Луната от НАСА. Тези малки, леки ядрени енергийни системи имат дълга история на употреба в космоса и потенциално могат да използват ядрени отпадъци, за да се захранват.
НАСА и международни партньори като Европейската космическа агенция (ESA) искат да разполагат с лунна база, която да работи преди края на десетилетието. Тази база най-вероятно частично ще използва ядрени реактори за енергия и топлина.
Ядрената енергия е особено привлекателна за използване на Луната поради тежките условия на лунната повърхност. Тъмнината е особено опасна за по-продължителни мисии. „Лунната нощ продължава 14 земни дни“, каза Тайлър Бърнстейн, съосновател и главен изпълнителен директор на Zeno Power. „Има и постоянно засенчени региони, като кратери. Генерирането на слънчева енергия е невъзможно на тъмно и температурите на някои места могат да достигнат над -200 градуса по Целзий.“
Бърнстейн се надява първите реактори да бъдат готови до 2025 г.
Ядрена експлозия
Пътуването в космоса обаче по своята същност е рисковано занимание, особено с ядрени материали на борда. Ракетите, предназначени за космоса, редовно експлодират, потенциално разпространявайки ядрени отломки в космоса или дори на Земята. Това е отрезвяваща реалност, пред която е изправен професор Дейл Томас от Университета на Алабама в Хънтсвил.
Той работи върху ядрено задвижване. Вместо да захранваме ракета чрез химическа реакция, бихме я захранвали чрез ядрена.
Досега сме използвали основно ядрени реакции, за да осигурим електричество за космически кораби, но изследователи като Томас искат да използват тези реакции, за да ги задвижат напред.
Това крие голям потенциал да ни тласне по-далеч в космоса, но също така ни принуждава да преразгледаме начина, по който тестваме ракетни двигатели. Обикновено тези двигатели се тестват на земята, където понякога експлодират или претърпяват повреди. Това дава на инженерите ключова информация за подобряване на дизайна им. Този модел на тестване и фиксиране обаче трябва да бъде адаптиран към ядрено задвижване.
„Повредата на ядрен двигател на тестовия стенд не е добра идея“, каза Томас пред Al Jazeera. „Неговите режими на повреда са много по-катастрофални от тези на химическото задвижване.“
Изграждането на ядрен двигател, с други думи, изисква изследователите да бъдат по-предпазливи и да се уверят, че няма да се случи повреда. Това от своя страна забавя развитието.
Подобна ситуация е налице при изпращането на ядрени реактори в космоса за захранване на космически кораби и бази на Луната. Преди да го направим, те трябва да отговарят на високи стандарти за безопасност и дори да са готови да издържат на експлозии. За щастие разбрахме как да направим това. Първият ядрен реактор е изстрелян в космоса още през 1965 г.
„Аспектът на безопасността е предизвикателство“, каза Месалам. „Това винаги е в основата на дизайна на ядрената енергийна система. Но добрата новина е, че имаме почти 60-годишен опит в извършването на това безопасно.“
Междупланетни видове
В бъдеще космическите кораби може да се задвижват от ядрени двигатели. Вероятно ще ги задвижим в орбита около Земята с помощта на химически двигатели и след това ще включим ядреното им задвижване, за да ги тласнем към мисии далеч отвъд нашата планета.
„Химическото задвижване може да ни отведе от Земята и дори до Луната“, каза Томас. „Но когато отивате на Марс и отвъд него, той достига своите граници. Атомното задвижване ще бъде от ключово значение за преминаването отвъд тази бариера.“
Освен това ядреното задвижване би отворило различни начини за изследване на космоса. Днес полетите до места като Марс и планетите отвъд него са ограничени от времеви прозорци. Космически организации като НАСА изчисляват сложни траектории, които изстрелват космически кораби извън гравитационните полета на планетите, за да пестят гориво. Ако бяха налични ядрени двигатели с по-голям капацитет и по-мощни ядрени двигатели, това нямаше да е толкова висок приоритет, което ни дава повече гъвкавост кога да пускаме тези кораби.
„Едно Ferrari ще се движи по-бързо от Volkswagen, защото има по-мощен двигател“, каза Томас. „Ето какво е ядреното задвижване спрямо химическото задвижване.“
Преди да получим ядрено задвижване обаче, може да ни трябва известно време. Томас твърди, че тези кораби вероятно наистина ще излетят едва около 2030 г.
След като ги имаме обаче, те може да променят играта. „Ядрената енергия и задвижването ще бъдат огромна основополагаща технология за довеждане на хората до Марс и отвъд“, каза Бърнстейн. „Това ще бъде от ключово значение за превръщането на човечеството в междупланетен вид.“
