Ser vi på fremtiden for besetning av romfartsutforskning, er det klart for NASA og andre romfartsorganer at visse teknologiske krav må oppfylles. Ikke bare er det nødvendig med en ny generasjon utskytningsbiler og romkapsler (som SLS og Orion romfartøy), men nye former for energiproduksjon er nødvendig for å sikre at langvarige oppdrag til Månen, Mars og andre steder i solsystemet kan finne sted.
En mulighet som løser disse bekymringene er Kilopower, et lett klyvkraftsystem som kan drive robotoppdrag, baser og leteoppdrag. I samarbeid med Department of Energy's National Nuclear Security Administration (NNSA) gjennomførte NASA nylig en vellykket demonstrasjon av et nytt kjernefysisk reaktorsystem som kan muliggjøre besetningsoppdrag med lang varighet til Månen, Mars og videre.
Teknologien ble kjent som Kilopower Reactor Using Stirling Technology (KRUSTY) -eksperimentet, og ble avduket på en nylig nyhetskonferanse onsdag 2. mai ved NASAs Glenn Research Center. I følge NASA er dette kraftsystemet i stand til å generere opptil 10 kilowatt elektrisk kraft - nok kraft flere husstander kontinuerlig i ti år, eller en utpost på Månen eller Mars.
Som Jim Reuter, NASAs fungerende assisterende administrator for Space Technology Mission Directorate (STMD), forklarte i en fersk pressemelding fra NASA:
“Sikker, effektiv og rikelig energi vil være nøkkelen til fremtidig undersøkelse av robot og mennesker. Jeg regner med at Kilopower-prosjektet vil være en viktig del av månens og Mars kraftarkitekturer når de utvikler seg. ”
Prototypes kraftsystem benytter en liten solid uran-235 reaktorkjerne og passive natriumvarmerør for å overføre reaktorvarme til høyeffektive Stirling-motorer, som konverterer varmen til elektrisitet. Dette kraftsystemet er ideelt egnet til steder som Månen, der kraftproduksjon ved bruk av solcellearrays er vanskelig fordi månenetter tilsvarer 14 dager på jorden.
I tillegg involverer mange planer for måneforsøk bygging av utposter i de permanent skyggelagte polare områdene eller i stabile underjordiske lavarør. På Mars er solskinn mer rikelig, men underlagt planetens daglige syklus og vær (for eksempel støvstormer). Denne teknologien kan derfor sikre en jevn strømforsyning som ikke er avhengig av periodiske kilder som sollys. Som Marc Gibson, den ledende Kilopower-ingeniøren på Glenn, sa:
Kilopower gir oss muligheten til å gjøre mye høyere maktoppdrag, og utforske Månens skyggelagte kratere. Når vi begynner å sende astronauter for lengre opphold på Månen og til andre planeter, vil det kreve en ny klasse av kraft som vi aldri har trengt før. "
Kilopower-eksperimentet ble utført på NNSAs Nevada National Security Site (NNSS) mellom november og mars 2017. I tillegg til å demonstrere at systemet kunne produsere strøm gjennom fisjon, var formålet med eksperimentet også å vise at det er stabilt og trygt i ethvert miljø. Av denne grunn gjennomfører Kilopower-teamet eksperimentet i fire faser.
De to første fasene, som ble utført uten strøm, bekreftet at hver komponent i systemet fungerte som den skal. For den tredje fasen økte teamet kraften for å varme opp kjernen sakte før de gikk videre til fase fire, som besto av en 28-timers testkjøring med full effekt. Denne fasen simulerte alle faser av et oppdrag, som inkluderte en reaktorstart, rampe opp til full kraft, jevn drift og avstengning.
Gjennom hele eksperimentet simulerte teamet forskjellige systemfeil for å sikre at systemet ville fortsette å fungere - som inkluderte effektreduksjoner, mislykkede motorer og mislykket varmerør. Gjennom hele tiden fortsatte KRUSTY-generatoren å levere strøm, og beviste at den kan tåle uansett hva romforskningen kaster på den. Som Gibson antydet:
”Vi legger systemet gjennom dets tempo. Vi forstår reaktoren veldig godt, og denne testen beviste at systemet fungerer slik vi designet den for å fungere. Uansett hvilket miljø vi utsetter det for, fungerer reaktoren veldig bra. ”
Når vi ser fremover, vil Kilopower-prosjektet forbli en del av NASAs Game Changing Development (GCD) -program. Som en del av NASAs Space Technology Mission Directorate (STMD), er dette programmets mål å fremme romteknologier som kan føre til helt nye tilnærminger for byråets fremtidige romoppdrag. Etter hvert håper teamet å gjøre overgangen til Technology Demonstration Mission (TDM) -programmet innen 2020.
Hvis alt går bra, kan KRUSTY-reaktoren gi rom for permanente menneskelige utposter på Månen og Mars. Det kan også tilby støtte til oppdrag som er avhengige av ressursutnyttelse in situ (ISRU) for å produsere hydrazinbrensel fra lokale kilder til vannis, og byggematerialer fra lokal regolit.
I utgangspunktet, når robotoppdrag er montert til Månen for å 3D-utskriftsbaser av lokal regolit, og astronauter begynner å gjøre regelmessige turer til Månen for å utføre forskning og eksperimenter (som de gjør i dag til Den internasjonale romstasjonen), kan det være KRUSTY-reaktorer som gir dem alle deres kraftbehov. Om noen tiår kan det samme være tilfelle for Mars og til og med steder i det ytre solsystemet.
Dette reaktorsystemet kan også bane vei for raketter som er avhengige av kjernetermisk eller kjernelektrisk fremdrift, og muliggjør oppdrag utenfor Jorden som er både raskere og mer kostnadseffektive!
Og husk å glede deg over denne videoen av GCD-programmet, takket være NASA 360:
