La NASA sta sviluppando un reattore a fissione nucleare che possa fornire energia alle missioni spaziali sulla Luna e su Marte.
La NASA sta concludendo la fase iniziale del suo Fission Surface Power Project, incentrato sullo sviluppo di progetti concettuali per un piccolo reattore a fissione nucleare che genera elettricità che potrebbe essere utilizzato durante una futura dimostrazione sulla superficie della Luna durante le missioni Artemis e per i futuri progetti su Marte. La NASA ha assegnato tre contratti da 5 milioni di dollari nel 2022, incaricando ciascun partner commerciale di sviluppare un progetto iniziale che includesse il reattore; i suoi sistemi di conversione dell’energia, di smaltimento del calore e di gestione e distribuzione dell’energia; costi stimati; e un programma di sviluppo che potrebbe aprire la strada per alimentare una presenza umana prolungata sulla superficie lunare per almeno 10 anni.
Energia nucleare sulla Luna
Una dimostrazione di una fonte di energia nucleare sulla Luna è necessaria per dimostrare che si tratta di un’opzione sicura, pulita e affidabile. La notte lunare è impegnativa dal punto di vista tecnico, quindi avere una fonte di energia come questo reattore nucleare, che opera indipendentemente dal Sole, è una soluzione necessaria per l’esplorazione a lungo termine e gli sforzi scientifici che si stanno portando avanti sulla Luna.
Mentre i sistemi di energia solare hanno limitazioni sulla Luna, un reattore nucleare potrebbe essere posizionato in aree permanentemente ombreggiate (dove potrebbe esserci anche ghiaccio d’acqua) o generare energia durante le notti lunari, che durano 14 giorni terrestri e mezzo. La NASA ha progettato i requisiti affinché questo reattore iniziale fosse aperto e flessibile per mantenere la capacità dei partner commerciali di apportare approcci creativi per la revisione tecnica.
Tuttavia, la NASA ha specificato che il reattore dovrebbe rimanere al di sotto delle sei tonnellate ed essere in grado di produrre 40 kilowatt (kW) di energia elettrica, garantendo sufficiente sostentamentp per scopi dimostrativi e potenza aggiuntiva disponibile per il funzionamento di habitat lunari, rover, griglie di backup o esperimenti scientifici. Per fare un confronto, negli Stati Uniti 40 kW possono, in media, fornire energia elettrica a 33 famiglie.
La NASA ha anche fissato l’obiettivo che il reattore sia in grado di funzionare per un decennio senza l’intervento umano, che è la chiave del suo successo. La sicurezza, in particolare per quanto riguarda la dose di radiazioni e la schermatura, è un altro fattore chiave per la progettazione. Oltre ai requisiti stabiliti, i partenariati hanno previsto come il reattore sarebbe stato alimentato e controllato da remoto. Hanno identificato potenziali guasti e considerato diversi tipi di combustibili e configurazioni. Avere aziende nucleari terrestri abbinate ad aziende con esperienza nello spazio ha dato vita a un’ampia gamma di idee.
Gara di appalto
La NASA prevede di estendere i tre contratti della Fase 1 per raccogliere maggiori informazioni prima della Fase 2, quando l’industria sarà sollecitata a progettare il reattore finale da dimostrare sulla Luna. Questa conoscenza aggiuntiva aiuterà l’agenzia a stabilire i requisiti della Fase 2: l’apertura della gara di appalto per la Fase 2 è prevista per il 2025.
Dopo la Fase 2, la data prevista per la consegna di un reattore sulla rampa di lancio è l’inizio degli anni ’30. Sulla Luna, il reattore completerà un anno di dimostrazione seguito da nove anni operativi. Se tutto andrà bene, il progetto del reattore potrebbe essere aggiornato per un potenziale utilizzo su Marte nonché ovviamente anche sulla Terra.
Oltre a prepararsi per la Fase 2, la NASA ha recentemente assegnato contratti a Rolls Royce North American Technologies, Brayton Energy e General Electric per sviluppare convertitori di potenza Brayton. L’energia termica prodotta durante la fissione nucleare deve essere convertita in elettricità prima dell’uso. I convertitori Brayton risolvono questo problema utilizzando le differenze di calore per far ruotare le turbine all’interno dei convertitori. Tuttavia, gli attuali convertitori Brayton sprecano molto calore, quindi la NASA ha sfidato le aziende a rendere questi motori più efficienti.
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Fonte: NASA
