NASA está construindo um reator nuclear para exploração na Lua e Marte

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.

Wesley Sousa

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