S ohledem na budoucnost posádkového průzkumu vesmíru je pro NASA a další kosmické agentury jasné, že určité technologické požadavky musí být splněny. Nejen, že jsou zapotřebí nové generace nosných raket a vesmírných kapslí (jako je SLS a Orion kosmická loď), ale jsou nutné nové formy výroby energie, aby bylo zajištěno, že se mohou uskutečňovat dlouhodobé mise na Měsíc, Mars a další místa ve Sluneční soustavě.
Jednou z možností, jak tyto obavy řešit, je Kilopower, lehký štěpný energetický systém, který dokáže pohánět robotické mise, základny a průzkumné mise. Ve spolupráci s Národní správou jaderné bezpečnosti (NNSA) ministerstva energetiky nedávno provedla NASA úspěšnou demonstraci nového energetického systému jaderného reaktoru, který by mohl umožnit dlouhodobé mise s posádkou na Měsíc, Mars a dále.
Tato technologie, známá jako experiment Kilopower Reactor Using Stirling Technology (KRUSTY), byla odhalena na nedávné tiskové konferenci ve středu 2. května ve výzkumném centru Glenn Research Center NASA. Podle NASA je tento energetický systém schopen generovat až 10 kilowattů elektrické energie - dostatek energie několik domácností nepřetržitě po dobu deseti let, nebo základnu na Měsíci nebo Marsu.
Jak Jim Reuter, jednající přidružený správce NASA pro ředitelství vesmírných technologií (STMD), vysvětlil v nedávné tiskové zprávě NASA:
„Bezpečná, účinná a dostatek energie bude klíčem k budoucímu robotickému a lidskému zkoumání. Očekávám, že projekt Kilopower bude v průběhu vývoje nezbytnou součástí energetických architektur Měsíce a Marsu. “
Prototypový energetický systém využívá malé aktivní jádro reaktoru uran-235 a pasivní sodíkové tepelné potrubí k přenosu tepla z reaktoru do vysoce účinných Stirlingových motorů, které přeměňují teplo na elektřinu. Tento energetický systém je ideální pro místa, jako je Měsíc, kde je výroba energie pomocí solárních polí obtížná, protože lunární noci jsou na Zemi ekvivalentem 14 dní.
Kromě toho mnoho plánů pro lunární průzkum zahrnuje výstavbu základen v trvale zastíněných polárních oblastech nebo ve stabilních podzemních lávových trubkách. Na Marsu je sluníčko hojnější, ale podléhá dennímu cyklu a počasí na planetě (jako jsou bouře prachu). Tato technologie by proto mohla zajistit stabilní dodávku energie, která nezávisí na přerušovaných zdrojích, jako je sluneční světlo. Jako Marc Gibson, vedoucí inženýr Kilopower v Glennu, řekl:
"Kilopower nám dává schopnost provádět mnohem vyšší mocenské mise a prozkoumávat stínované krátery Měsíce." Když začneme posílat astronauty na dlouhodobé pobyty na Měsíci a na jiné planety, bude to vyžadovat novou třídu síly, kterou jsme nikdy předtím nepotřebovali. “
Experiment Kilopower byl prováděn na NNSA v Nevada National Security Site (NNSS) mezi listopadem a březnem 2017. Účelem experimentu bylo kromě prokázání, že systém může vyrábět elektřinu štěpením, také ukázat, že je stabilní a bezpečný. v jakémkoli prostředí. Z tohoto důvodu se tým Kilopower chová v experimentu ve čtyřech fázích.
První dvě fáze, které byly provedeny bez napájení, potvrdily, že každá součást v systému fungovala správně. Pro třetí fázi tým zvýšil výkon pro pomalé zahřívání jádra před přechodem do fáze čtyři, která spočívala v 28hodinovém zkušebním provozu s plným výkonem. Tato fáze simulovala všechny fáze mise, která zahrnovala spuštění reaktoru, rozběh na plný výkon, stálý provoz a odstavení.
V průběhu experimentu tým simuloval různá selhání systému, aby zajistil, že systém bude dál fungovat - což zahrnovalo snížení výkonu, selhání motorů a selhání tepelného potrubí. Generátor KRUSTY po celou dobu dál dodával elektřinu, což dokazuje, že dokáže vydržet cokoli, co to průzkum vesmíru hodí. Jak naznačil Gibson:
"Provedli jsme systém jeho tempy." Reaktor dobře rozumíme a tento test prokázal, že systém funguje tak, jak jsme ho navrhli. Bez ohledu na to, jakému prostředí jsme vystaveni, reaktor funguje velmi dobře. “
V budoucnu zůstane projekt Kilopower součástí programu NASA Game Changing Development (GCD). V rámci ředitelství pro vesmírné technologie NASA (STMD) je cílem tohoto programu pokrok v oblasti vesmírných technologií, které mohou vést k zcela novým přístupům pro budoucí vesmírné mise agentury. Tým nakonec doufá, že do roku 2020 dojde k přechodu na program Technologická demonstrační mise (TDM).
Pokud všechno půjde dobře, reaktor KRUSTY by mohl umožnit trvalé lidské základny na Měsíci a na Marsu. Mohla by také nabídnout podporu misím, které se spoléhají na využití zdrojů in situ (ISRU) při výrobě hydrazinového paliva z místních zdrojů vodního ledu a stavebních materiálů z místního regolitu.
V zásadě, když jsou robotické mise připojeny na Měsíc na 3D tiskové základny z místního regolitu a astronauti začínají pravidelně jezdit na Měsíc, aby prováděli výzkum a experimenty (jako tomu dnes činí na Mezinárodní vesmírné stanici), mohly to být KRUSTY reaktory které jim poskytnou všechny jejich energetické potřeby. Za několik desetiletí by to samé platilo pro Mars a dokonce i pro umístění ve vnější sluneční soustavě.
Tento reaktorový systém by také mohl vydláždit cestu pro rakety, které se spoléhají na jaderný-tepelný nebo jaderně-elektrický pohon, což umožňuje mise za Zemí, které jsou rychlejší a nákladově efektivnější!
A ujistěte se, že si toto video programu GCD můžete vychutnat se svolením NASA 360:
