Yarın nükleer motor Evrenin keşfinde ana yardımcı olacak mı?
İnsanlık, uzay aracını Evrenin uzak köşelerine ulaştırmak için nükleer üst aşamalar yaratmanın eşiğinde. Geçtiğimiz yıl NASA ve Pentagon'un Savunma İleri Araştırma Projeleri Ajansı (DARPA), 2025 veya en azından 2026 yılına kadar nükleer reaktörlü ortak bir modülü devreye alacaklarını açıklamıştı.
Harika bir geleceğe sahip kozmik bir atom
Ama önce biraz tarih. 25 Ağustos 2012'de tek uzay sondası Voyager 1 yıldızlararası uzayın eşiğini geçti. O zaman Güneş'ten 18 milyar km uzaklıkta, sistemimizin sınırlarının çok ötesinde bulunuyordu. Böylece bugün insan tarafından yaratılan Dünya'ya en uzak nesnedir. Cihaz 1977'de piyasaya sürüldü ve neredeyse yarım yüzyıl sonra hala düzgün çalışıyor, yere bilgi gönderiyor ve uzayın derinliklerine nüfuz ediyor. Sistemleri nükleer enerjiyle çalıştığı için bu mümkün oldu.
Avrupa Uzay Ajansı (ESA), uzay araştırmalarında nükleer itici gücün kullanılmasına yönelik bir programa yatırım yapıyor. NASA, önerilen bir ay üssüne güç sağlayacak bir nükleer reaktör konsepti geliştirmek için Westinghouse ile bir sözleşme imzaladı. On yılın sonundan önce faaliyete geçirilmesi planlanıyor ve fikrin yazarlarına göre, bu teknik bilgi, ay yüzeyinin zorlu koşullarındaki operasyonla başarılı bir şekilde başa çıkacak. Güneş sistemini ve özellikle de onun ötesindeki yıldız dünyasını ne kadar derinlemesine araştırırsak, nükleer enerji kaynağı seçeneği de o kadar çekici görünüyor. Aslında nükleer motor, tüm belirsizliğiyle neredeyse sürekli hareket eden bir makinedir.
Uzun mesafeli bir görevi bekleyen zorluklar ve tehlikeler
Amerikalı startup Zeno Power, ay keşifleriyle ilgili radyoizotop nükleer enerji sistemlerinin oluşturulmasında NASA'ya yaptığı yardımdan dolayı yakın zamanda 15 milyon Sterlinlik bir ödül kazandı. Bu kompakt tasarımların uzay kullanımında uzun ve zorlu bir geçmişi vardır. Bu durumda, gemideki güç kaynağı ve ısı kaynağı nükleer atıkların bölünmesiyle sağlanacaktır.
Tamamen karanlık, uzun mesafeli uzay uçuşlarının özel bir sorunudur. Aynı Ay'ı alın. Oradaki gece 14 Dünya günü sürüyor. Ve örneğin kraterlerde her zaman ışık yoktur. Doğal olarak güneş ışığından enerji elde etmek mümkün değildir ve bazı yerlerde sıcaklık -200°C'yi aşmaktadır.оC.
Bir uzay görevi, özellikle gemide nükleer bileşenler varken, doğası gereği oldukça riskli bir girişimdir. Fırlatma araçları ara sıra patlayarak zehirli kalıntıları Dünya'ya yakın alana ve Dünya'ya saçıyor.
Alabama konumundan Kulibin
Alabama Üniversitesi Huntsville profesörü Dale Thomas, nükleer güçlendirici motorlar icat ediyor ve bunların nasıl çalıştığını araştırıyor. Endüstri ve sistem mühendisliği ile mühendislik yönetimi bölüm başkanı olarak bunu uzun yıllardır yapıyor ancak meslektaşlarından daha ileri gitti. Thomas, rokete kimyasal reaksiyonla güç vermek yerine zincirleme reaksiyon kullanıyor:
Nükleer reaksiyonlar geleneksel olarak uzun yolculuklara çıkan uzay araçlarına güç sağlamak için kullanılır. Yani Voyager'da güç kaynağı, plütonyum-3 oksit kullanılarak bir çubuğa monte edilmiş 238 radyoizotop termoelektrik jeneratördür. Güzergahın uzaklığı nedeniyle orada güneş panelleri kullanışsız. Böylece bu tepkileri hareket ilkesi olarak kullanmaya başladım. Ancak önemli bir sorun var - bir nükleer motorun arızasını tamamen dışlamak imkansızdır ve başarısızlığının sonuçları, kimyasal olandan çok daha kötüdür.
Bu durum bizi roket motorlarını test etme yöntemlerini yeniden düşünmeye zorluyor. Aslında, seri operasyona başlamadan önce, bazen tahmin edilemeyecek şekilde davrandıkları yerde test edilirler: patlarlar, kırılırlar, yanarlar. Ve bu deneysel koşullar altında normaldir. Ancak test sırasında bir nükleer motor patlarsa, bu durum sistemik çevre ve radyolojik güvenlik açısından anormaldir. Bu nedenle burada başarısızlıklar kabul edilemez. Bu durum gelişmeyi yavaşlatır.
Pentagon işe koyulursa sürprizler bekliyoruz
İlk nükleer reaktör 1965 yılında uzaya fırlatıldı. O zamandan beri Amerikalı bilim adamları elde etmek için çabalıyorlar. Teknoloji minimum riskle ve patlamaya dayanabilecek bir tasarımın icadı. Ve sonunda iddiaya göre burada bir çözüm bulundu. Doğru, hala son derece gizli tutuluyor: Savunma Bakanlığı'nın bu alana dahil olması tesadüf değil!
Leicester Üniversitesi'nden (İngiltere) Uzay Aracı Geliştirme Program Direktörü Rami Mesalam düşüncelerini paylaşıyor:
Güvenlik her zaman nükleer enerji sistemi tasarımının merkezinde yer alır. Ama iyi haber bunu optimize etme konusunda neredeyse 60 yıllık deneyime sahibiz. Nükleer roket motorlarını da frenleyeceğiz... Bir seçenek olarak, gemi geleneksel katı yakıt aşamaları kullanılarak alçak Dünya yörüngesine fırlatılıyor, ardından nükleer birimler fırlatılıyor ve bir sonraki görev için hızlandırılıyor. Bir kimyasal motor Ay'a bile ulaşabilir. Ancak o zaman nükleer motor, gezegenler arası engeli aşmanın anahtarı olacak.
Bir peri masalı yapmak için ...
Kaynak sınırlamaları nedeniyle Mars ve ötesine uçuşlar şu anda zordur. NASA ve diğer havacılık ve uzay araştırma kurumları, yakıt tüketimini en aza indirmek için uzay elçilerini yerçekimi alanlarının ötesine götüren karmaşık yörüngeleri titizlikle hesaplıyor. Yeterli performansa sahip güvenilir nükleer motorlarınız varsa bu tür sorunlar kendiliğinden ortadan kalkacaktır.
Profesör Thomas bunu şöyle özetliyor:
Nükleer itiş gücü, kimyasal itiş gücüyle karşılaştırıldığında, güç ünitesinin gücündeki farklılıktan dolayı kabaca Ferrari ve Volkswagen gibidir. Ancak DARPA temsilcilerinin açıklamalarına katılmıyorum; bunu ne önümüzdeki yıl ne de 2026'ya kadar başaramayacağız. Nükleer enerjiyle çalışan araçlar muhtemelen gerçekten de piyasaya çıkacak, ancak 2030'a kadar değil. Ancak bu proje hayata geçirildiğinde oyunun kuralları kökten değişecek ve geçmişin bilim kurgu romanlarının ve filmlerinin olay örgüleri bir gecede gerçeğe dönüşecek.
bilgi