Pri pohľade do budúcnosti posádkového prieskumu vesmíru je pre NASA a ďalšie vesmírne agentúry jasné, že je potrebné splniť určité technologické požiadavky. Potrebné sú nielen nové generácie nosných rakiet a vesmírnych kapsúl (ako napr SLS a Orion kozmická loď), sú však potrebné nové formy výroby energie, aby sa zabezpečilo, že sa budú môcť uskutočňovať dlhodobé misie na Mesiac, Mars a ďalšie miesta v slnečnej sústave.
Jednou z možností, ktorá rieši tieto obavy, je Kilopower, ľahký štiepny energetický systém, ktorý dokáže poháňať robotické misie, základne a prieskumné misie. NASA v spolupráci s Národnou správou jadrovej bezpečnosti (NNSA) Ministerstva energetiky USA nedávno uskutočnila úspešnú demonštráciu nového energetického systému jadrového reaktora, ktorý by mohol umožniť dlhodobé misie s posádkou na Mesiac, Mars a ďalej.
Táto technológia, známa ako experiment Kilopower Reactor Using Stirling Technology (KRUSTY), bola predstavená na nedávnej tlačovej konferencii v stredu 2. mája v Glenn Research Centre v NASA. Podľa agentúry NASA je tento energetický systém schopný generovať až 10 kilowattov elektrickej energie - dostatočný výkon niekoľkých domácností nepretržite po dobu desiatich rokov alebo základňu na Mesiaci alebo Marse.
Ako Jim Reuter, úradujúci zástupca NASA pre Riaditeľstvo misie vesmírnych technológií (STMD), vysvetlil v nedávnej tlačovej správe NASA:
„Bezpečná, efektívna a dostatok energie bude kľúčom k budúcemu prieskumu robotiky a človeka. Očakávam, že projekt Kilopower bude pri vývoji nevyhnutnou súčasťou lunárnych a marťanských energetických architektúr. “
Prototypový energetický systém využíva malé jadro reaktora s pevným uránom 235 a pasívne sodíkové tepelné rúrky na prenos tepla reaktora do vysoko účinných Stirlingových motorov, ktoré premieňajú teplo na elektrinu. Tento energetický systém je ideálny pre miesta ako Mesiac, kde je výroba energie pomocou solárnych polí náročná, pretože lunárne noci sú na Zemi ekvivalentné 14 dňom.
Okrem toho veľa plánov na lunárny prieskum zahŕňa výstavbu základní v trvalo zatienených polárnych oblastiach alebo v stabilných podzemných lávových trubkách. Na Marse je slnečné žiarenie hojnejšie, ale podlieha dennému cyklu a počasiu planéty (ako sú napríklad búrky prachu). Táto technológia by preto mohla zabezpečiť stálu dodávku energie, ktorá nezávisí od prerušovaných zdrojov, ako je slnečné svetlo. Ako Marc Gibson, hlavný inžinier Kilopower v Glenn, povedal:
„Kilopower nám dáva schopnosť robiť oveľa vyššie energetické misie a skúmať tieňované krátery Mesiaca. Keď začneme posielať astronautov na dlhodobé pobyty na Mesiaci a na iné planéty, bude to vyžadovať novú triedu sily, ktorú sme nikdy predtým nepotrebovali. ““
Experiment Kilopower sa uskutočňoval v Národnom bezpečnostnom mieste NADSA v NNSA (NNSS) v období od novembra do marca 2017. Účelom experimentu bolo okrem preukázania, že systém dokáže vyrábať elektrickú energiu štiepením, tiež preukázať, že je stabilný a bezpečný. v akomkoľvek prostredí. Z tohto dôvodu tím Kilopower vedie v experimente v štyroch fázach.
Prvé dve fázy, ktoré sa uskutočňovali bez napájania, potvrdili, že každý komponent v systéme správne fungoval. V tretej fáze tím zvýšil výkon, aby pomaly zahrial jadro, a potom sa presunul do fázy štyri, ktorá pozostávala z 28-hodinového testu na plný výkon. Táto fáza simulovala všetky fázy misie, ktorá zahŕňala uvedenie reaktora do prevádzky, rozbeh na plný výkon, stálu prevádzku a vypnutie.
Počas experimentu tím simuloval rôzne zlyhania systému, aby sa zaistilo, že systém bude naďalej fungovať - čo zahŕňalo zníženie výkonu, zlyhané motory a zlyhané tepelné potrubie. Počas celého obdobia generátor KRUSTY neustále poskytoval elektrinu, čo dokazuje, že dokáže vydržať všetko, čo na ňu hodí prieskum vesmíru. Ako uviedol Gibson:
„Systém sme prešli jeho tempom. Reaktor chápeme veľmi dobre a tento test preukázal, že systém funguje tak, ako sme ho navrhli, aby fungovalo. Bez ohľadu na to, v akom prostredí to pôsobíme, reaktor funguje veľmi dobre. “
Pokiaľ ide o budúcnosť, projekt Kilopower zostane súčasťou programu NASA Game Changing Development (GCD). Cieľom tohto programu je ako súčasť riaditeľstva misií pre vesmírnu technológiu agentúry NASA (STMD) pokrok v oblasti kozmických technológií, ktoré môžu viesť k úplne novým prístupom pre budúce vesmírne misie agentúry. Tím nakoniec dúfa, že do roku 2020 prejde na program Technologická demonštračná misia (TDM).
Ak všetko pôjde dobre, reaktor KRUSTY by mohol umožniť trvalé ľudské základne na Mesiaci a Marse. Môže tiež poskytnúť podporu misiám, ktoré sa spoliehajú na využívanie zdrojov na mieste (ISRU) na výrobu hydrazínového paliva z miestnych zdrojov vodného ľadu a stavebné materiály z miestneho regolitu.
V podstate, keď sú robotické misie namontované na Mesiac na 3D tlačiarňach z miestneho regolitu a astronauti začínajú robiť pravidelné cesty na Mesiac, aby vykonávali výskum a experimenty (ako to robia dnes na Medzinárodnej vesmírnej stanici), mohli by to byť KRUSTY reaktory. ktoré im poskytnú všetky ich energetické potreby. Za pár desaťročí to isté platí pre Mars a dokonca aj pre miesta vo vonkajšej slnečnej sústave.
Tento reaktorový systém by tiež mohol pripraviť pôdu pre rakety, ktoré sa spoliehajú na jadrový tepelný alebo jadrový elektrický pohon, čo umožní rýchlejšie a nákladovo efektívnejšie misie za Zemou!
A nezabudnite si užiť toto video z programu GCD, s láskavým dovolením NASA 360:
