NASA và Bộ Năng lượng Mỹ đang chờ cơ quan có thẩm quyền phê duyệt đề xuất xây dựng nhà máy điện mặt trời trên Mặt Trăng và Sao Hỏa , phục vụ cho các dự án khám phá không gian trong tương lai. Đầu tiên, họ muốn xây dựng một hệ thống năng lượng phân hạch trên bề mặt Mặt trăng, sau đó là một hệ thống hỗ trợ du hành vũ trụ, bãi đáp và lò phản ứng. NASA muốn có một hệ thống hoạt động ổn định vào năm 2026 để sao lưu các dự án sắp tới.
Anthony Calomino, người đứng đầu công nghệ hạt nhân tại NASA, cho biết kế hoạch của họ là phát triển một hệ thống cung cấp năng lượng bề mặt công suất 10 kilowatt; họ mong đợi hệ thống sẽ chứng minh khả năng của nó vào cuối thập kỷ này. Cơ sở năng lượng sẽ được sản xuất và lắp ráp tại Trái đất, sẽ chỉ lên Mặt trăng khi vượt qua bài kiểm tra nghiêm ngặt và hoạt động ổn định.
Hình minh họa phim hoạt hình của NASA về lò phản ứng phân hạch đầu tiên trên bề mặt Mặt trăng.
Thiết bị này sẽ được gắn vào thiết bị hạ cánh trên bề mặt Mặt trăng, quay vài vòng trên quỹ đạo rồi từ từ hạ cánh xuống bề mặt. Ngay khi chạm đất, hệ thống có thể đi vào hoạt động. Dự kiến, NASA sẽ thử nghiệm nó trong vòng một năm, kiểm tra khả năng duy trì lâu dài của các phi hành gia trong các sứ mệnh Mặt Trăng và Sao Hỏa.
“ Một khi công nghệ này được chứng minh là khả thi, các hệ thống trong tương lai sẽ còn có quy mô lớn hơn và có thể được sử dụng trong các nhiệm vụ dài hơn, trên cả Mặt trăng và sao Hỏa ,” Calomino nói. . " Với tổng cộng bốn hệ thống, mỗi hệ thống cung cấp 10 kilowatt điện, chúng sẽ cung cấp đủ năng lượng để vận hành các trạm tiền phương trên Mặt Trăng hoặc Sao Hỏa ."
NASA đang hợp tác với Phòng thí nghiệm Quốc gia Idaho (INL), một cơ quan nghiên cứu năng lượng hạt nhân để hiện thực hóa mong muốn đưa một lò phản ứng phân hạch vào không gian. Liệu kế hoạch này có thành hiện thực chỉ với 6 năm chuẩn bị, thử nghiệm và thực hiện?
Steve Johnson, Giám đốc Bộ phận Công nghệ Đồng vị và Năng lượng Hạt nhân Không gian của INL, đã trả lời " Có ".
Bề mặt Mặt trăng được chụp bởi SpaceIL's Beresheet.
“ Chúng tôi có thể tận dụng nhiều năm kinh nghiệm của mình trong việc nghiên cứu và phát triển các loại nhiên liệu, vật liệu tiên tiến và các phương thức vận chuyển hàng hóa thương mại quy mô không gian để giảm tỷ lệ rủi ro, biến chúng thành hiện thực. 2026 thời gian "ông Johnson nói." Chúng tôi thực sự muốn tạo ra sự đổi mới trong ngành công nghiệp năng lượng hạt nhân thương mại, sẵn sàng để làm việc với NASA và cơ quan hàng không vũ trụ khác để tận dụng lợi thế của các công nghệ hiện có."
Ông Calomino cho biết công nghệ là yếu tố quan trọng trong dự án này: lò phản ứng hạt nhân, bộ chuyển đổi năng lượng, bộ tản nhiệt và công nghệ du hành vũ trụ là những phần cốt yếu của câu đố. có được toàn bộ bức tranh.
Nhà máy hạt nhân sẽ hoạt động như thế nào?
Theo người đứng đầu nhóm công nghệ hạt nhân Anthony Calomino: “ Một dạng nhiên liệu hạt nhân ít được làm giàu hơn sẽ cung cấp năng lượng cho lõi. Lò phản ứng nhỏ sẽ tạo ra nhiệt, cho phép nhiệt đi vào hệ thống chuyển đổi năng lượng. Hệ thống này sẽ bao gồm các động cơ được thiết kế để hoạt động bằng nhiệt từ lò phản ứng, không phải nhiên liệu đốt trong. Các động cơ này chuyển đổi nhiệt thành năng lượng điện được chuyển đến các thiết bị của phi hành gia trên Mặt Trăng và Sao Hỏa. Công nghệ tản nhiệt cũng rất quan trọng trong việc duy trì nhiệt độ hoạt động ổn định ”.
Ông Johnson nói rằng ngoài việc nghiên cứu và phát triển kéo dài hàng thập kỷ, cơ sở hạ tầng mà chúng ta có sẽ đủ để tạo ra lò phản ứng hạt nhân, bộ chuyển đổi năng lượng, bộ tản nhiệt và công nghệ du hành vũ trụ vào năm 2026.
Sự hợp tác giữa INL và Bộ Năng lượng sẽ đẩy nhanh tiến độ dự án. INL sẽ chịu trách nhiệm ký hợp đồng liên quan đến các hệ thống phân hạch trên bề mặt Mặt Trăng, bao gồm lò phản ứng và hàng rào bảo vệ, hệ thống chuyển đổi năng lượng, hệ thống tản nhiệt, điều khiển và điều phối năng lượng điện. Dự kiến, lò phản ứng Mặt Trăng sẽ có tuổi thọ 10 năm, công suất 10 kilowatt, đủ vốn cung cấp cho 5-8 hộ gia đình lớn.
Nhà máy điện hạt nhân ở Bỉ.
Ông Calomino cho biết phòng thí nghiệm của họ đã hỏi thông tin dự án để thu hút sự chú ý của các ngành công nghiệp và mong muốn nhận được thiết kế tối ưu hơn. Tính đến nay, họ đã nhận được tổng cộng 22 phản hồi từ các công ty lớn nhỏ, tất cả từ hàng không vũ trụ, năng lượng hạt nhân và chuyển đổi năng lượng.
Họ không công bố tên của các công ty trên, chỉ nói rằng họ đều có chuyên môn cao, cung cấp những công ty thiết yếu cho dự án này. Calimino cho biết thêm về kế hoạch hợp tác giữa NASA và Bộ Năng lượng nhằm tìm kiếm một doanh nghiệp có thể cung cấp công nghệ phân hạch hạt nhân hiệu quả. Không rõ hợp đồng trị giá bao nhiêu.
Các lò phản ứng ngoài Trái đất có đủ an toàn không?
Đối với đại đa số công chúng, ý tưởng này nghe có vẻ rất mạo hiểm. Nhưng theo ý kiến của Andre Crabtree, người sáng lập trung tâm tuyển dụng nhân lực ngành năng lượng hạt nhân, về nỗi lo của một “lò phản ứng hạt nhân ngoài vũ trụ” thì yếu tố an toàn không nằm trong danh sách đó. .
Ông Crabtree nói: “ Năng lượng hạt nhân đã được đưa vào vũ trụ nhiều lần . “ Năng lượng nguyên tử đã có trên Mặt Trăng kể từ tháng 11 năm 1969, khi Apollo 12 duy trì thành công trạng thái ổn định trong nhiều điều kiện nhiệt độ khác nhau. Đó là Apollo 12 đánh dấu lần đầu tiên hệ thống điện hạt nhân hoạt động trên Mặt Trăng ”.
Bạn cũng không cần phải lo lắng về yếu tố ô nhiễm. Gần như tất cả các sứ mệnh thám hiểm Vũ trụ của con người đã từng thực hiện bằng cách sử dụng máy phát nhiệt điện bằng đồng vị phóng xạ, có nguồn điện là đồng vị Plutonium-238 – mà người ta vẫn gọi là “ ngựa thồ của chương trình vũ trụ ”. Plutonium-238 bắn bức xạ nhanh hơn ít nhất 250 lần so với plutonium được sử dụng để chế tạo bom hạt nhân. Khi nguyên tử phân rã, chúng giải phóng các hạt alpha – những cụm hạt nhân nhỏ – với lượng năng lượng khổng lồ. Đó là nguồn nhiệt và nguồn năng lượng vận hành thiết bị trên tàu khảo sát bề mặt hành tinh cũng như tàu thăm dò hành tinh từ quỹ đạo.
Một hạt của đồng vị Plutonium-238 hóa đỏ do nhiệt mà nó tỏa ra.
Shel Horowitz, chuyên gia nghiên cứu các yếu tố kinh tế liên quan đến năng lượng sạch, cho rằng không cần thiết phải xây dựng lò phản ứng hạt nhân trên Mặt trăng. Với chi phí năng lượng sạch từ Mặt trời, gió và các hệ thống thủy điện quy mô nhỏ thấp, không cần đến một hệ thống phức tạp như điện hạt nhân.
Ông Calomino trả lời rằng dự án hệ thống phân hạch này không khác nhiều so với các nguồn năng lượng tái tạo mà Horowitz nêu ra. Sẽ có những thử nghiệm trong tương lai đòi hỏi năng lượng hạt nhân, khi năng lượng tái tạo không thể được sử dụng trong những điều kiện cụ thể. Khi khám phá những vùng tối, những vùng bị khói bụi bao phủ, hố thiên thạch bị bao phủ bởi bóng đen quanh năm, năng lượng hạt nhân sẽ phát huy vai trò của nó.
Vẫn có những người khác không đồng ý với dự án điện hạt nhân ngoài Trái đất, cho rằng rủi ro là quá lớn. Calomino nhấn mạnh sự thận trọng của NASA trong suốt quá trình nghiên cứu và phát triển dự án, và dự án đã và đang chuẩn bị được phê duyệt do đáp ứng các tiêu chuẩn an toàn cần thiết. Bên cạnh đó, lò sẽ không hoạt động cho đến khi nó lắng xuống bề mặt của Mặt trăng.
Thậm chí, trong 10 năm tới, NASA đã có kế hoạch để lò phản ứng hạt nhân "nghỉ hưu" an toàn. “ Khi hết tuổi thọ, hệ thống sẽ tự tắt, mức độ bức xạ giảm dần về mức an toàn, cho phép mọi người tiếp cận và xử lý. Hệ thống sẽ được đưa vào bảo quản, không gây nguy hại cho thủy thủ đoàn và môi trường ”.
Hình minh họa căn cứ sao Hỏa trong tương lai.
Theo Giáo sư Jose Morey, chuyên gia y tế làm việc tại Liberty BioSecurity, tai nạn nhà máy hạt nhân trên Mặt trăng không ảnh hưởng nhiều đến Trái đất, nhờ bầu khí quyển bảo vệ Mẹ Trái đất khỏi ảnh hưởng. Bức xạ xấu đến từ không gian bên ngoài.
Mặc dù dự án mới đang ở giai đoạn đầu nhưng nó mở ra cơ hội cho ngành năng lượng hạt nhân khám phá những chân trời mới. Bản thân công nghệ hạt nhân vẫn còn gây tranh cãi, nhưng Giáo sư Morey tin tưởng vào những nền tảng vững chắc sẽ không thúc đẩy nỗ lực khám phá không gian của Mỹ.
Giáo sư Morey nói: “ Năng lượng hạt nhân luôn tồn tại ở dạng sạch và cực kỳ hiệu quả . “ Trên thực tế, nó sẽ là yếu tố then chốt trong việc khám phá không gian, và quan trọng hơn là cho phép loài người trở thành một loài liên hành tinh. Bình minh mới của khám phá vũ trụ sẽ tái khai mở tiềm năng của ngành năng lượng hạt nhân cho đến khi chúng ta tìm thấy một nguồn năng lượng khác thậm chí còn sạch và hiệu quả hơn .
Cập nhật: 20/11/2020
