Um projeto artístico
apresenta Marte lugar de trânsito com um sistema de propulsão nuclear. Foto:
NASA
Tradução Wesley Sousa
Publicado no site Space
Today
Data 1 de dezembro de
2021
Ao
longo dos próximos quinze anos, diversas agências espaciais e seus parceiros
comerciais pretender montar missões tripuladas para a Lua e Marte. Nesse
sentido, colocar “pegadas e bandeiras” nesses corpos celestes, há planos para
estabelecer a infraestrutura para permitir uma presença humana a longo prazo. Para
cumprir os requisitos da missão e garantir a segurança dos astronautas, para realizar
essa missão requer, diversas tecnologias estão sendo pesquisadas e
desenvolvidas.
Em seu
núcleo, estas tecnologias são todas sobre alcançar autossuficiência em termos
de recursos [verbas], materiais e energia. Para garantir que essas missões
tenham toda energia necessária para conduzir as operações, a NASA está
desenvolvendo um sistema Fission Superface Power [Super potência de
fissão] (FSP) que fornecerá uma eletricidade segura e eficiente e confiável. Em
conjunto com as células solares, baterias e células de combustível, esta
tecnologia vai permitir para missões de longa duração para a Lua e Marte num
futuro próximo.
Para
NASA, tendo-se reatores de fissão para operações de superfície lunares, é uma
parte vital do “Programa Artemis”, pelo qual chama-se um programa de
“exploração lunar sustentável”. Isso significa ser requerida os meios de
infraestrutura, como a Portal lunar (onde a nave espacial irá atracar e
reabastecer) e o Acampamento de base Artemis na superfície, onde
os astronautas irão comer, exercitar e dormir, quando não conduzirem atividades
extraveiculares (EVA’s) – ou seja, operações de superfície.
Esta base
exigirá uma considerável amostra de eletricidade para astronautas poderes
recarregarem os carros, conduzirem experimentos e produzir água, propelente,
materiais de construção e gás oxigênio usando dos recursos naturais da Lua – um
processo chamado de [In-Situ Resource Utilization (ISRU)]. Jim Reuter é
o administrador associado da Space Technology Mission Diretorate (STMD) da NASA,
o qual financia o projeto de superfície de fissão.
“Plenitude
energética será chave para a exploração espacial”, ele diz em comunicado de
imprensa da NASA. “Eu espero que o
sistema de energia superfície de fissão grandemente beneficiem outros planos de
arquiteturas de forças para a Lua e Marte e ainda conduzam uma inovação para
usos dele na Terra”. A conceito baseia no Kilopower da NASA, um esforço
para criar um pequeno sistema uma fissão de iluminação que poderia fornecer
mais de 10 kW de força continuadamente por ao menos 10 anos.
O
projeto terminou em março de 2018, com sucessivo na conclusão do Reator de
tecnologia quilopotência agitada [Kilopower Reactor Using Stirling Tech]
(KRUSTY). Esse protótipo consistia de um núcleo sólido de reator de Urânio-235 fundido
(tamanho em torno de um rolo de papel toalha) e tudo de calor de sódio passivo
que transferem o calor gerado por reações de fissão lenta para motores de alta eficiência,
nos quais convertem o calor em eletricidade.
Baseado
nesse sucesso, a NASA teve uma parceria com o Departamento de Energia
dos EUA (DoE) – pelo Laboratório Nacional Idaho (INL), operado pela Battelle
Energy Alliance – para desenvolver a Kilopower (FSP) para o Programa Artemis.
Isso culminará com a demonstração tecnológica, previsto para os primeiros anos
de 2030, pelo qual será enviado um protótipo de reator para a Lua para testes
de capacidade sob condições lunares.
Como
Todd Tofil, o Gerente de Projeto da FSP, no Glenn Reasearch Center da NASA,
explicou:
“A
NASA e o DoE estão colaborando sobre esse desenvolvimento importante e desafiador
que, uma vez completado, será um passo incrível longo prazo na exploração
humana na Lua e em Marte. Vamos aproveitar as capacidades únicas do governo e
da inciativa privada para fornecer energia confiável e contínua que estará independentemente
da localização lunar”.
Em novembro
de 2019, a NASA e o DoE emitiram solicitação às empresas americanas para
conceitos de projetos para um sistema de energia de fissão que poderia estar
pronto para ser lançado dentro de uma década para demonstração na Lua. Como indicaram
nos documentos de solicitação, a FSP deve consistir em “um núcleo de reator alimentado
de urânio, um sistema de conversão de potência (PCS), um sistema de gestão e
distribuição de energia (PMAD), com capacidade de fornecer não menos que 40 kW
de potência elétrica contínua na interface do usuário no final da vida útil”.
Em conjunto
com métodos convencionais, os reatores de fissão compactos e leves são considerados
ideais para promoverem eletricidades para exploração lunar. Para começar, os
sistemas de fissão são confiáveis, com capacidade contínua de operação nas
crateras permanentemente sombreadas que pontilham a bacia do Polo Sul da base
Lua. Durante as noites lunares (cujas duram 14 dias terrestres), a energia
solar não está disponível, tornando os reatores altamente desejáveis.
O sistema
que a NASA prevê fornecerá pelo menos 40 kW de potência, o suficiente para
alimentar continuamente 30 casas terrestres por 10 anos. Graças à forma como a
tecnologia amadureceu, os sistemas de energia nuclear também podem ser dimensionados
para criar sistemas compactos e leves. Essa é a chave para o sucesso empreendido
pela excursão extraterrestre.
Configurado
assim, um sistema como o FSB poderia fornecer energia suficiente para sustentar
uma base lunar e (nas próximas décadas) um posto avançado em Marte. Em Marte,
variações sazonais levam a tempestades de poeira que às vezes podem crescer o
suficiente para abranger todo o planeta e durar meses. Em momentos como este, a
energia solar não é confiável, e a energia eólica, as baterias e as células de
combustível só podem pegar um pouco da folga.
Outra
vantagem desta investigação é a forma como ajudará a ajudar no desenvolvimento
de sistemas de propulsão nuclear que dependem de reatores para gerar energia.
Estes incluem tecnologias de propulsão nuclear-térmica e nuclear-elétrica
(NTP/NEP), que podem encurtar o tempo de viagem para Marte para apenas 100
dias. Aqui também, a NASA tem pesquisado a tecnologia por décadas, com
resultados muito encorajadores (por exemplo, o reator NERVA).
Nos próximos doze meses, a NASA e a DOE vão selecionar companhias concorrentes dos E.U. para desenvolver projetos iniciais. Estes irão informar uma solicitação da indústria para o projeto final e construção de sistemas de potência de fissão qualificados de voo no próximo ano. Os finalistas desta fase terão seus projetos finalizados competindo por uma missão de demonstração à Lua. Se tudo correr bem, as operações à superfície na Lua e em Marte nunca terão de se preocupar com as luzes a apagarem-se.