Ser man på fremtiden for besætning af rumfartsundersøgelser, er det klart for NASA og andre rumfartsbureauer, at visse teknologiske krav skal opfyldes. Der er ikke kun brug for en ny generation lanceringsbiler og rumkapsler (som f.eks SLS og Orion rumfartøj), men nye former for energiproduktion er nødvendige for at sikre, at langvarige missioner til Månen, Mars og andre steder i solsystemet kan finde sted.
En mulighed, der imødekommer disse bekymringer, er Kilopower, et letvægtsfissionskraft-system, der kunne drive robotopgaver, baser og efterforskningsopgaver. I samarbejde med Department of Energy's National Nuclear Security Administration (NNSA) gennemførte NASA for nylig en vellykket demonstration af et nyt atomreaktorsystem, der kunne muliggøre besætningsopgaver i lang tid til Månen, Mars og videre.
Kendt som Kilopower Reactor Using Stirling Technology (KRUSTY) eksperiment, blev teknologien afsløret på en nylig nyhedskonference onsdag den 2. maj på NASAs Glenn Research Center. Ifølge NASA er dette kraftsystem i stand til at generere op til 10 kilowatt elektrisk energi - nok strøm flere husstande kontinuerligt i ti år, eller en forpost på Månen eller Mars.
Som Jim Reuter, NASAs fungerende associerede administrator for Space Technology Mission Directorate (STMD), forklarede i en nylig pressemeddelelse fra NASA:
”Sikker, effektiv og rigelig energi vil være nøglen til fremtidig robot- og menneskelig efterforskning. Jeg forventer, at Kilopower-projektet vil være en væsentlig del af månens og Mars-kraftarkitekturer, når de udvikler sig. ”
Prototypesystemet anvender en lille fast uran-235-reaktorkerne og passive natriumvarmerør for at overføre reaktorvarme til højeffektiv Stirling-motorer, der omdanner varmen til elektricitet. Dette kraftsystem er ideelt egnet til steder som Månen, hvor strømproduktion ved hjælp af solpaneler er vanskelig, fordi månenætter svarer til 14 dage på Jorden.
Derudover involverer mange planer for måneforsøg bygning af udposter i de permanent skraverede polare regioner eller i stabile underjordiske lavarør. På Mars er solskin mere rigeligt, men underlagt planetens daglige cyklus og vejr (såsom støvstorme). Denne teknologi kan derfor sikre en jævn strømforsyning, der ikke er afhængig af intermitterende kilder som sollys. Som Marc Gibson, den førende Kilopower-ingeniør hos Glenn, sagde:
”Kilopower giver os evnen til at udføre meget højere magtopgaver og udforske Månens skyggefulde kratere. Når vi begynder at sende astronauter til længerevarende ophold på Månen og til andre planeter, kræver det en ny klasse af magt, som vi aldrig har brug for før. ”
Kilopower-eksperimentet blev udført på NNSAs Nevada National Security Site (NNSS) mellem november og marts 2017. Ud over at demonstrere, at systemet kunne producere elektricitet gennem fission, var formålet med eksperimentet også at vise, at det er stabilt og sikkert i ethvert miljø. Af denne grund gennemfører Kilopower-teamet eksperimentet i fire faser.
De to første faser, der blev udført uden strøm, bekræftede, at hver komponent i systemet fungerede korrekt. I den tredje fase øgede teamet magten til at opvarme kernen langsomt, før de gik videre til fase fire, som bestod af en 28-timers test med fuld effekt. Denne fase simulerede alle faser i en mission, der inkluderede en reaktorstart, rampe op til fuld kraft, stabil drift og nedlukning.
Under hele eksperimentet simulerede teamet forskellige systemsvigt for at sikre, at systemet fortsatte med at fungere - hvilket inkluderede effektreduktioner, mislykkede motorer og mislykket varmerør. KRUSTY-generatoren fortsatte med at levere elektricitet igennem, hvilket beviser, at den kan udholde, uanset hvilken plads efterforskning der kaster på den. Som Gibson antydede:
”Vi sætter systemet gennem dets tempo. Vi forstår reaktoren meget godt, og denne test beviste, at systemet fungerer som vi designet den til at fungere. Uanset hvilket miljø vi udsætter det for, fungerer reaktoren meget godt. ”
Når vi ser fremad, forbliver Kilopower-projektet en del af NASAs Game Changeing Development (GCD) -program. Som en del af NASAs Space Technology Mission Directorate (STMD) er dette programs mål at fremme rumteknologier, der kan føre til helt nye tilgange til agenturets fremtidige rummissioner. Til sidst håber teamet at gøre overgangen til Technology Demonstration Mission (TDM) -programmet inden 2020.
Hvis alt går godt, kunne KRUSTY-reaktoren give mulighed for permanente menneskelige forposter på Månen og Mars. Det kan også tilbyde støtte til missioner, der er afhængige af InRU-ressourceudnyttelse (ISRU) til at producere hydrazinbrændstof fra lokale kilder til vandis og byggematerialer fra lokal regolit.
Grundlæggende, når robotmissioner er monteret på Månen til 3D-udskrivningsbaser af lokal regolit, og astronauter begynder at foretage regelmæssige ture til Månen for at udføre forskning og eksperimenter (som de gør i dag til Den Internationale Rumstation), kunne det være KRUSTY reaktorer der giver dem alle deres magtbehov. I løbet af få årtier kunne det samme være tilfældet for Mars og endda placeringer i det ydre solsystem.
Dette reaktorsystem kunne også bane vejen for raketter, der er afhængige af nuklear-termisk eller nukle-elektrisk fremdrift, hvilket muliggør missioner ud over Jorden, som både er hurtigere og mere omkostningseffektive!
Og sørg for at nyde denne video af GCD-programmet, takket være NASA 360:
