بالنظر إلى مستقبل استكشاف الفضاء المأهول ، من الواضح لناسا ووكالات الفضاء الأخرى أنه يجب تلبية متطلبات تكنولوجية معينة. لا يلزم فقط جيل جديد من مركبات الإطلاق وكبسولات الفضاء (مثل SLS و اوريونمركبة فضائية ) ، ولكن هناك حاجة إلى أشكال جديدة من إنتاج الطاقة لضمان إمكانية القيام بمهام طويلة الأمد إلى القمر والمريخ ومواقع أخرى في النظام الشمسي.
أحد الاحتمالات التي تعالج هذه المخاوف هو كيلوباور ، وهو نظام طاقة انشطاري خفيف الوزن يمكنه تشغيل المهام والقواعد الآلية ومهام الاستكشاف. بالتعاون مع وزارة الطاقة الإدارة الوطنية للأمن النووي (NNSA) ، أجرت وكالة ناسا مؤخرًا عرضًا توضيحيًا ناجحًا لـ نظام طاقة مفاعل نووي جديد يمكن أن تتيح مهمات مأهولة طويلة الأمد إلى القمر والمريخ وما وراءهما.
معروف ب مفاعل كيلوباور باستخدام تقنية ستيرلينغ (KRUSTY) ، تم الكشف عن هذه التكنولوجيا في مؤتمر صحفي عقد مؤخرًا يوم الأربعاء ، 2 مايو ، في مركز أبحاث جلين التابع لناسا. وفقًا لوكالة ناسا ، فإن نظام الطاقة هذا قادر على توليد ما يصل إلى 10 كيلوواط من الطاقة الكهربائية - ما يكفي من الطاقة للعديد من المنازل بشكل مستمر لمدة عشر سنوات ، أو موقع على القمر أو المريخ.
قام مهندسو وكالة ناسا و NNSA بتخفيض جدار غرفة التفريغ حول مفاعل كيلووات باستخدام تقنية ستيرلينغ (نظام KRUSTY). ائتمانات: مختبر لوس ألاموس الوطني
كما أوضح جيم رويتر ، المدير المساعد بالنيابة في إدارة مهام تكنولوجيا الفضاء (STMD) في ناسا ، في وكالة ناسا الأخيرة خبر صحفى :
'الطاقة الآمنة والفعالة والوفرة ستكون مفتاح الاستكشاف البشري والروبوتي في المستقبل. أتوقع أن يكون مشروع كيلوباور جزءًا أساسيًا من هياكل الطاقة القمرية والمريخية أثناء تطورها '.
يستخدم نظام الطاقة النموذجي نواة مفاعل يورانيوم -235 صلبة صغيرة وأنابيب حرارة صوديوم سلبية لنقل حرارة المفاعل إلى محركات ستيرلينغ عالية الكفاءة ، والتي تحول الحرارة إلى كهرباء. يعتبر نظام الطاقة هذا مناسبًا بشكل مثالي لمواقع مثل القمر ، حيث يكون توليد الطاقة باستخدام المصفوفات الشمسية أمرًا صعبًا لأن الليالي القمرية تعادل 14 يومًا على الأرض.
بالإضافة إلى ذلك ، تتضمن العديد من خطط استكشاف القمر بناء البؤر الاستيطانية في المناطق القطبية المظللة بشكل دائم أو في أنابيب الحمم البركانية المستقرة تحت الأرض. على كوكب المريخ ، تكون أشعة الشمس أكثر وفرة ، ولكنها تخضع لدورة الكوكب النهارية والطقس (مثل العواصف الترابية). لذلك يمكن أن تضمن هذه التقنية إمدادًا ثابتًا بالطاقة لا يعتمد على مصادر متقطعة مثل ضوء الشمس. كما قال مارك جيبسون ، كبير مهندسي كيلوباور في جلين:
'كيلوباور يعطينا القدرة على القيام بمهام أعلى بكثير ، واستكشاف الفوهات المظللة للقمر. عندما نبدأ في إرسال رواد فضاء لفترات طويلة على القمر وإلى كواكب أخرى ، سيتطلب ذلك فئة جديدة من القوة لم نكن بحاجة إليها من قبل '.
انطباع فني عن أربعة مولدات KRUSTY توفر الطاقة لبؤرة استيطانية على سطح المريخ. الائتمان: ناسا / STMD
تم إجراء تجربة Kilopower في NNSA موقع الأمن القومي في نيفادا (NNSS) بين تشرين الثاني (نوفمبر) ومارس (آذار) 2017. بالإضافة إلى إثبات قدرة النظام على إنتاج الكهرباء من خلال الانشطار ، كان الغرض من التجربة أيضًا إظهار أنه مستقر وآمن في أي بيئة. لهذا السبب ، أجرى فريق كيلوباور التجربة على أربع مراحل.
أكدت المرحلتان الأوليان اللتان تم إجراؤهما بدون كهرباء أن كل مكون في النظام يعمل بشكل صحيح. بالنسبة للمرحلة الثالثة ، قام الفريق بزيادة الطاقة لتسخين اللب ببطء قبل الانتقال إلى المرحلة الرابعة ، والتي تتكون من 28 ساعة ، تشغيل اختباري كامل الطاقة. تحاكي هذه المرحلة جميع مراحل المهمة ، والتي تضمنت بدء تشغيل المفاعل ، وزيادة الطاقة الكاملة ، والتشغيل الثابت والإغلاق.
طوال التجربة ، قام الفريق بمحاكاة العديد من حالات فشل النظام لضمان استمرار النظام في العمل - والتي تضمنت تخفيضات الطاقة ، وتعطل المحركات ، وتعطل أنابيب الحرارة. طوال الوقت ، استمر مولد KRUSTY في توفير الكهرباء ، مما يثبت قدرته على تحمل أي استكشاف للفضاء يلقي به. كما أشار جيبسون:
'نضع النظام في خطواته. نحن نفهم المفاعل جيدًا ، وقد أثبت هذا الاختبار أن النظام يعمل بالطريقة التي صممناها ليعمل. بغض النظر عن البيئة التي نعرضها لها ، يعمل المفاعل بشكل جيد للغاية '.
يمكن أن يسمح مفاعل كيلوباور بوجود قواعد دائمة على القمر والمريخ ويسمح بالإنتاج المحلي للوقود والمواد الأخرى. الائتمان: ESA / Foster + Partners
بالنظر إلى المستقبل ، سيظل مشروع كيلوباور جزءًا من وكالة ناسا تطوير تغيير اللعبة برنامج (GCD). كجزء من إدارة مهام تكنولوجيا الفضاء (STMD) التابعة لوكالة ناسا ، يهدف هذا البرنامج إلى تطوير تقنيات الفضاء التي قد تؤدي إلى مناهج جديدة تمامًا لمهام الفضاء المستقبلية للوكالة. في النهاية ، يأمل الفريق في الانتقال إلى مهمة عرض التكنولوجيا (TDM) بحلول عام 2020.
إذا سارت الأمور على ما يرام ، يمكن أن يسمح مفاعل KRUSTY ببؤر بشرية دائمة على القمر والمريخ. يمكن أن تقدم أيضًا الدعم للبعثات التي تعتمد على استخدام الموارد في الموقع (ISRU) لإنتاج وقود الهيدرازين من المصادر المحلية للجليد المائي ، ومواد البناء من الثرى المحلي.
في الأساس ، عندما يتم تركيب البعثات الروبوتية على القمر في قواعد الطباعة ثلاثية الأبعاد من الثرى المحلي ، ويبدأ رواد الفضاء في القيام برحلات منتظمة إلى القمر لإجراء البحوث والتجارب (كما يفعلون اليوم إلى محطة الفضاء الدولية) ، يمكن أن تكون مفاعلات KRUSTY التي توفر لهم كل احتياجاتهم من الطاقة. في غضون بضعة عقود ، يمكن أن يكون الشيء نفسه صحيحًا بالنسبة للمريخ وحتى في المواقع الموجودة في النظام الشمسي الخارجي.
يمكن لنظام المفاعل هذا أيضًا أن يمهد الطريق للصواريخ التي تعتمد عليها دفع نووي حراري أو نووي كهربائي ، وتمكين المهام خارج الأرض التي تكون أسرع وأكثر فعالية من حيث التكلفة!
واحرص على الاستمتاع بهذا الفيديو الخاص ببرنامج GCD ، بإذن من NASA 360:
قراءة متعمقة: ناسا