¡La NASA está construyendo un reactor nuclear para impulsar la exploración lunar y marciana!

Durante los próximos quince años, varias agencias espaciales y sus socios comerciales tienen la intención de montar misiones tripuladas a la Luna y Marte. Además de colocar “huellas y banderas” en estos cuerpos celestes, hay planes para establecer la infraestructura que permita una presencia humana a largo plazo. Para cumplir con los requisitos de esta misión y garantizar la seguridad de los astronautas, actualmente se están investigando y desarrollando varias tecnologías.

En esencia, estas tecnologías tienen que ver con lograr la autosuficiencia en términos de recursos, materiales y energía. Para garantizar que estas misiones tengan toda la energía que necesitan para llevar a cabo sus operaciones, la NASA está desarrollando un Potencia superficial de fisión (FSP) que proporcionará un suministro de electricidad seguro, eficiente y confiable. Junto con las celdas solares, las baterías y las celdas de combustible, esta tecnología permitirá misiones a largo plazo a la Luna y Marte en un futuro cercano.

Para la NASA, tener reactores de fisión para operaciones en la superficie lunar es una parte vital del Programa Artemisa, que tiene como objetivo crear un programa de «exploración lunar sostenida». Esto significa que se requiere infraestructura, como el Portal Lunar (donde la nave espacial se atracará y reabastecerá) y el Campamento base de Artemisa en la superficie, donde los astronautas comerán, harán ejercicio y dormirán cuando no realicen actividades extravehiculares (EVA), es decir, operaciones en la superficie.

Esta base requerirá una cantidad considerable de electricidad para que los astronautas puedan recargar los rovers, realizar experimentos y producir agua, combustible, materiales de construcción y gas oxígeno utilizando los recursos naturales de la Luna, un proceso conocido como Utilización de recursos in situ (ISRU). Jim Reuter es el administrador asociado de la Dirección de Misiones de Tecnología Espacial (STMD) de la NASA, que financia el proyecto de energía superficial de fisión.

“La energía abundante será clave para la futura exploración espacial”, dijo en un comunicado de la NASA. presione soltar. “Espero que los sistemas de energía de superficie de fisión beneficien en gran medida nuestros planes para arquitecturas de energía para la Luna y Marte e incluso impulsen la innovación para usos aquí en la Tierra”. El concepto se basa en la NASA kilopotencia proyecto, un esfuerzo por crear un sistema de fisión pequeño y liviano que podría proporcionar hasta 10 kilovatios (kW) de energía de forma continua durante al menos diez años.

El proyecto concluyó en marzo de 2018 con la finalización exitosa de la Reactor Kilopower con tecnología Stirling (KRUSTY) demostrador. Este prototipo constaba de un núcleo sólido de reactor de uranio-235 fundido (aproximadamente del tamaño de un rollo de papel toalla) y tubos de calor pasivos de sodio que transfirieron el calor generado por las reacciones de fisión lenta a reactores de alta eficiencia. motores Stirlingque convierten el calor en electricidad.

Basado en este éxito, la NASA se ha asociado desde entonces con los EE. UU. Departamento de Energía (DoE) – a través del Laboratorio Nacional de Idaho (INL) operado por Alianza Energética Battelle – desarrollar el FSP inspirado en Kilopower para el Programa Artemis. Esto culminará con una demostración de tecnología, programada tentativamente para principios de la década de 2030, en la que se enviará un reactor prototipo a la Luna para probar sus capacidades en condiciones lunares.

Como Todd Tofil, Gerente de Proyectos FSP en la NASA Centro de investigación Glenn, explicado:

“La NASA y el DOE están colaborando en este importante y desafiante desarrollo que, una vez completado, será un paso increíble hacia la exploración humana a largo plazo de la Luna y Marte. Aprovecharemos las capacidades únicas del gobierno y la industria privada para proporcionar energía confiable y continua que sea independiente de la ubicación lunar”.

el 19 de noviembre^ella NASA y el DoE emitieron una solicitud para Empresas americanas para conceptos de diseño. para un sistema de energía de fisión que podría estar listo para ser lanzado dentro de una década para una demostración en la Luna. Como se indica en documentos de solicitudel FSP debe constar de “un núcleo de reactor alimentado con uranio, un sistema de conversión de energía (PCS), un sistema de gestión térmica y un sistema de gestión y distribución de energía (PMAD) con capacidad para proporcionar no menos de 40 kilovatios de energía eléctrica continua. energía en la interfaz de usuario al final de la vida”.

Junto con los métodos convencionales, los reactores de fisión compactos y livianos se consideran ideales para proporcionar electricidad para la exploración lunar. Para empezar, los sistemas de fisión son confiables, capaces de operar continuamente en los cráteres permanentemente sombreados que salpican la Cuenca Aitken del Polo Sur de la Luna. Durante las noches lunares (que duran 14 días terrestres), la energía solar no está disponible en gran medida, lo que hace que los reactores sean muy deseables.

El sistema que la NASA prevé proporcionará al menos 40 kilovatios (kW) de energía, suficiente para alimentar continuamente 30 casas aquí en la Tierra durante diez años. Gracias a cómo ha madurado la tecnología, los sistemas de energía nuclear también se pueden escalar para crear sistemas compactos y livianos. Esto es clave para cumplir con el requisito de la misión Artemis de la NASA para sistemas de energía capaces de operar de forma autónoma desde la cubierta de un módulo de aterrizaje lunar o un vehículo de superficie lunar.

Configurado de esta manera, un sistema como el FSB podría proporcionar energía suficiente para sostener una base lunar y (en las próximas décadas) un puesto de avanzada en Marte. En Marte, las variaciones estacionales provocan tormentas de polvo que a veces pueden crecer lo suficiente como para abarcar todo el planeta y durar meses. En momentos como este, la energía solar no es confiable y la energía eólica, las baterías y las celdas de combustible solo pueden cubrir una parte del trabajo.

Otra ventaja de esta investigación es cómo ayudará en el desarrollo de sistemas de propulsión nuclear que dependen de reactores para generar energía. Estos incluyen tecnologías de propulsión nuclear-térmica y nuclear-eléctrica (NTP/NEP), que podrían acortar el tiempo de viaje a Marte a solo 100 días. Aquí también, la NASA ha estado investigando la tecnología durante décadas, con resultados muy alentadores (por ejemplo, el Reactor NERVA).

Durante los próximos doce meses, la NASA y el DOE seleccionarán empresas estadounidenses competidoras para desarrollar los diseños iniciales. Estos informarán una solicitud de la industria para el diseño final y la construcción de sistemas de energía de fisión calificados para vuelo el próximo año. Los diseños terminados de los finalistas de esta fase competirán por una misión de demostración a la Luna. Si todo va bien, las operaciones de superficie en la Luna y Marte nunca tendrán que preocuparse de que se apaguen las luces.

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