ABD Neden Ay'da Nükleer Reaktör İnşa Etmek İçin Yarışıyor?
NASA, geçici yöneticisi Sean Duffy'nin yeni bir direktifiyle, 2030 yılına kadar Ay'da nükleer reaktör inşa etme planını hızlandırıyor.
Plan, uzayda nükleer enerjinin ölçeklendirilmesiyle ilgili on yıllar öncesine dayanan bir hayali yeniden canlandırıyor; bu değişim, fütüristik olasılıkları ortaya çıkaracak ve uzay kaynaklarının ve ortamlarının kullanımıyla ilgili yasal ve düzenleyici yönergeleri deneyecektir.
Aynı zamanda ABD Başkanı Donald Trump'ın ulaştırma sekreteri olarak da görev yapan Duffy, Ay yüzeyine ilk reaktörü yerleştirmeyi yeni bir Ay yarışında kazanılması gereken bir mücadele olarak nitelendirdi. 31 Temmuz tarihli direktifte Duffy, "Mart 2024'ten bu yana Çin ve Rusya, en az üç kez Ay'a 2030'ların ortalarına kadar bir reaktör yerleştirmek için ortak bir çaba duyurdular" dedi.
"Bunu yapan ilk ülke, potansiyel olarak bir yasak bölge ilan edebilir ve bu da Amerika Birleşik Devletleri'nin, orada ilk olmazsa planlanan Artemis varlığını kurmasını önemli ölçüde engeller" diye ekledi ve önümüzdeki yıllarda insanları Ay'a indirmeyi amaçlayan NASA'nın Artemis programına değindi.
Direktif, beş yıl içinde ticari ortaklarla inşa edilecek, 100 kilovatlık bir reaktörün Ay'ın Güney Kutbu'na tasarımını, fırlatılmasını ve konuşlandırılmasını içeren bir yol haritası belirledi (karşılaştırma için, 100 kilovat yaklaşık 80 Amerikalı haneyi çalıştırabilir). Özellikler şu anda spekülasyona dayalı olsa da, 100 kilovat, genellikle birkaç yüz watt'ta çalışan Mars gezginleri ve uzay sondalarını çalıştıran temel nükleer jeneratörlere kıyasla dramatik bir güç artışı temsil ediyor (bir tost makinesi veya bir ampulün eşdeğeri).
Eski NASA teknoloji, politika ve strateji yardımcı yöneticisi ve vekaleten baş teknoloji uzmanı Bhavya Lal, etkilerin dönüştürücü olacağını, "sadece Ay için değil, tüm güneş sistemi için" söylüyor. Ay'a nükleer reaktör yerleştirmek, uzay endüstrisinin "ne kadar az güce sahip olduğumuzdan dolayı ne yapmamıza izin verildiğine göre değil, ne yapmak istediğimize göre uzay sistemlerini tasarlamasına" olanak tanıyacaktır. Bu, "Dünya merkezli toplumların şamdan ışığından şebeke elektriğine geçmesiyle meydana gelen sıçrayışla aynıdır."
NASA 2030 Yılına Kadar Ay Nükleer Reaktörü İnşa Edebilir mi?
2030 yılına kadar Ay'da bir nükleer santral kurmak kolay olmayacak, ancak birçok uzman bunun ulaşılabilir olduğuna inanıyor.
İngiltere'deki Bangor Üniversitesi'nde nükleer malzemeler profesörü ve Nükleer Gelecek Enstitüsü eş direktörü Simon Middleburgh, "Dört buçuk yıl çok hızlı bir zaman dilimi" ancak "teknoloji mevcut" diyor.
Şu ana kadarki sorun, mutlaka teknolojik hazırlık değil, Dünya dışı reaktörlere olan görev talebinin veya tamamlanmalarını zorlayacak siyasi teşviklerin eksikliğiydi. Bu hesaplama şimdi değişiyor.
Lal, uzaya fırlatılan ilk nükleer reaktör olan NASA'nın SNAP-10A göreviyle ilgili olarak, "60 yılı aşkın süredir yatırım yapıyoruz ve on milyarlarca dolar harcadık ve en son bir şey fırlattığımızda 1965 yılıydı" diyor. "Bence büyük değişim anı geçen yıl oldu, NASA tarihinde ilk kez mürettebatlı Mars görevleri için birincil yüzey güç üretim teknolojisi olarak nükleer gücü seçti."
"Artık daha önce sahip olmadığımız bir politika kesinliği var" diye ekliyor. "Son olarak, özel sektör sadece uzay nükleer enerjisini kullanmakla değil, uzay nükleer enerjisi sağlamakla da ilgileniyor." Hem yeni kurulan şirketler hem de Boeing ve Lockheed Martin gibi köklü havacılık şirketleri uzayda nükleer enerji kullanımını araştırıyor. "Birlikte iyi bir şekilde bir araya gelmiş birçok bulmaca parçası var, böylece gerçekten ilerleyebiliriz."
NASA'nın Artemis programı, Ay'ın Güney Kutbu'nda kalıcı bir üs için zemin hazırlamayı ve Mars'a geçmek için teknolojiler geliştirmeyi amaçlıyor, ancak geleceği belirsiz. Bununla birlikte, gecelerin iki hafta sürdüğü ve sıcaklıkların vahşi bir şekilde değiştiği Ay gibi egzotik ortamlardaki mürettebatlı görevlerin enerji ihtiyaçları, istikrarlı ve bol miktarda gücü gerektirir.
Lal, "Ay'ın yerçekimi ve termal salınımları acımasız" diyor. "Gündüz sıcaklıkları yaklaşık 100 santigrat derece. Gece neredeyse mutlak sıfıra yakın. Tüm elektronikler radyasyona dayanıklı olmalıdır. Ancak dürüst olmak gerekirse, en büyük riskler teknik değil. En büyük risk, o ivmeyi ve görev hedefini korumaktır."
Güney Kutbu'nda da bir ay üssü planlayan Çin devreye giriyor. Bu bölge kaynaklar ve su buzu bakımından zengindir, bu da onu keşif için çekici bir yer ve potansiyel bir kalıcı varlık haline getirir ve Çin, orada 2035 yılına kadar bir reaktör inşa etmek için Rusya ile görüşmeler yapıyor. Bu gelişmeler, NASA, Savunma Bakanlığı ve Enerji Bakanlığı yetkililerini yarışa katılmaya teşvik etti.
Yeni Meksika Üniversitesi'nde Nükleer Mühendisliği profesörü ve Uzay ve Nükleer Enerji Çalışmaları Enstitüsü kurucu direktörü Mohamed El-Genk, "Bu yapılabilir, çünkü ABD'de güçlü bir rakibimiz olduğunda çok iyi iş çıkarıyoruz ve 40 yıldır bir rakibimiz yoktu" diyor. "Ancak bunun gerçekleşmesi için birçok şeyin çözülmesi gerekiyor."
Bütün Bunlar Nasıl Çalışacak?
Duffy'nin direktifi, planlanan reaktörün tasarımı veya ölçeği hakkında birkaç ayrıntı içeriyordu ve önümüzdeki aylarda ortaya çıkabilecek kavramlar hakkında kimsenin tahmini yok.
NASA Genel Merkezi basın sekreteri Bethany Stevens, WIRED'a gönderdiği bir e-postada, "ABD rekabetini ve Artemis kampanyası kapsamındaki Ay yüzeyi liderliğini daha da ilerletmek için NASA, fisyon yüzey gücü geliştirmeyi hızla ilerletiyor" dedi. "Bu kritik teknoloji, Ay keşfini destekleyecek, Mars'ta yüksek güçlü enerji üretimi sağlayacak ve uzaydaki ulusal güvenliğimizi güçlendirecektir. Gelişmeyi ilerletmek için yapılan çalışmalar arasında NASA, bu çalışmayı yönetmek için yeni bir program yöneticisi atayacak ve ayrıca 60 gün içinde sektöre bir Teklif İsteği yayınlayacak. NASA, bu teklifle ilgili ek ayrıntıları gelecekte açıklayacaktır."
Direktif, Lal ve havacılık mühendisi Roger Myers tarafından ortaklaşa yazılan ve 2030 yılına kadar Ay'a 100 kW'lık bir reaktör inşa etme seçeneğini içeren yakın zamanda yayınlanan bir uzay nükleer enerji raporunun bulgularını yansıtıyor.
Lal, WIRED'a gönderdiği takip e-postasında, bu 100 kW'lık tasarımın "kabaca bir çift yetişkin Afrika filini bir basketbol sahası büyüklüğünde açılır kapanır bir şemsiye ile Ay'a göndermeye eşdeğer olduğunu, ancak fillerin ısı ürettiğini ve bu şemsiyenin gölge için değil, ısıyı uzaya boşaltmak için olduğunu" söyledi.
NASA ayrıca, 2020 yılında başlatılan Fission Yüzey Gücü konsepti olarak bilinen en son Ay reaktörü geliştirme çabasından da ilham alabilir. Plan, Ay yüzeyine otonom olarak konuşlandırılacak 40 kW'lık bir reaktör inşa etmekti. Yeni 100 kW'lık reaktörü inşa etmek için hangi şirketlerin sözleşme kazanacağı henüz belli olmasa da, 40 kW'lık öncü, havacılık sektöründen Aerojet Rocketdyne, Boeing ve Lockheed Martin; nükleer şirketler BWXT, Westinghouse ve X-Energy; mühendislik firması Creare; ve uzay teknoloji şirketleri Intuitive Machines ve Maxar dahil olmak üzere çeşitli kuruluşlardan girdi içeriyordu.
Bu proje için sözleşme alan şirketler, ilk konsept aşamasında 6 metrik tonluk maksimum kütle gereksinimini karşılayamadı. Ancak Duffy'nin direktifi, reaktörün 15 metrik tona kadar yük taşıyabilen ağır sınıf bir iniş aracı tarafından teslim edileceğini varsayıyor.
100 kW'lık reaktör, uranyum yakıtı, radyatörler ve diğer bileşenler birden fazla fırlatma ve inişle teslim edilebilir. Santralin yeri, bir kaza durumunda kirlenmeyi önlemek için bir ay kraterinin içinde veya hatta yer altında olabilir.
İtalya'daki Turin Politeknik Üniversitesi'nde havacılık mühendisi ve araştırmacı Carlo Giovanni Ferro, WIRED'a gönderdiği bir e-postada, "Ay bazı ciddi mühendislik zorlukları sunuyor" dedi. "Atmosfer olmadığı için konveksiyon soğutması yok - Dünya tabanlı sistemler gibi bileşenler üzerindeki hava akışına güvenemeyeceğiniz - fazla ısıyı atmak için."
Ferro, Ay'ın yerçekiminin Dünya'nın yerçekiminin altıda biri olduğunu, akışkan dinamiklerini ve ısı transferini etkileyeceğini ve Ay'ın regoliti - Ay yüzeyini kaplayan toz ve küçük kaya tabakasının - yapışkan ve elektrostatik olduğunu ve bu nedenle radyatörler ve diğer bileşenlerle karışabileceğini ekliyor. NASA'nın önerdiği planlar hakkında "Teknik açıdan mümkün olması muhtemel - ancak oldukça iddialı kalıyor" diyor.
Riskler ve Faydalar Nelerdir?
Tüm nükleer teknolojiler, özellikle patlayıcı roketlerle fırlatmalar ve uzaylı ortamlara inişler için sıkı güvenlik kısıtlamaları gerektirir.
El-Genk, "Bir grup uzman oturup tüm endişeleri gidermek için gereklilikleri koyması çok önemli" diyor. "En iyi yöntem, potansiyel sorunlara çözüm sunmak değil, şunu sormaktır: Tasarımla potansiyel sorunlardan kaçınabilir miyiz?"
Bu amaçla, Ay reaktörünün konuşlandırılması - NASA, Çin veya başka bir kuruluş tarafından - her aşamada yüksek düzenleyici standartlara tabi olacaktır. Örneğin, uranyum yakıtı, bir roket arızası durumunda sağlam koruyucu katmanlar içinde tutulması muhtemeldir.
Middleburgh, "Düzenleme yapmamızın nedeni güvenlik" diyor. "Astronotların güç kaynağından tükenmesini istemiyoruz. Orada düzeltemeyeceğimiz bir kaza yaşamasını istemiyoruz. Bu kesinlikle bir felaket olurdu."
"Bu, sonuna kadar düzenlenecek" diye devam ediyor. "Kimin düzenlediği bir soru, ancak yine de, düşünülmemiş ve orada güvenli olduğu gösterilmemiş şeyleri rastgele yerleştirmeye başlamayacaklar. Bu programın sonu olurdu."
Sağlam bir güvenlik stratejisi geliştirmenin yanı sıra, Ay'a nükleer enerji getirme yarışı, uzay hukuku ve politikasında yeni yollar açacaktır. Oraya ilk ulaşan ulus veya kuruluş, direktifin "yasak bölge" olarak adlandırdığı şeyi güvenlik için muhtemelen kuracaktır. Birkaç kilometrekareyi kaplayabilecek bu bölgeler, rakiplerin aynı alana girmesini engelleyecektir.
Bu tür faaliyetler, gök cisimlerinin yalnızca barışçıl amaçlar için kullanılabileceğini ve uzayın keşfinin ve kullanımının tüm insanlığın yararına yapılması gerektiğini belirten Uzay Antlaşması'nda belirlenen yönergelerle uyumlu olmalıdır.
Lal, "Herhangi bir antlaşmayı ihlal ettiğini düşünmüyorum" diyor. "Radasyon riskleri, termal kontroller veya kaza protokolleri nedeniyle daha işlevsel bir dışlama olabilir. Aslında, Zararlı müdahaleleri önlemek için gerekli olduğu için Uzay Antlaşması Dokuzuncu Maddesi uyarınca haklı çıkarılabilir."
"Egemenlik iddiasında bulunmayacaklar" diye ekliyor. "Bunun bir tür toprak gaspı olduğunu söylemiyoruz."
Uzay nükleer enerjisi nesillerdir ufuktaymış gibi görünüyordu, ancak birçok uzman anının nihayet geldiğini ve demir (veya daha doğrusu uranyum) sıcakken vurmamız gerektiğini düşünüyor. Nükleer reaktörler uzayda yerleşirse, keşif ve endüstri olanaklarını artıracaktır.
Lal, "Bu tür bir güce sahip olduğumuzda, Ay ve Mars'ta kalıcı yüzey altyapıları, Ay madencilik sistemleri, Mars madencilik sistemleri, oksijen, su ve itici yakıtın çıkarılması, gerçek insan yaşam alanları - sadece hayatta kalmak için değil, yaşanabilirlik için - hakkında konuşuyoruz" diyor. "Büyük ölçekte bilim yapabiliriz. İster radarlar ister sismometreler olsun, çok fazla güç tüketmesinler diye cihazlarımızı küçültmek zorunda değiliz."
"Bu, güneş sistemini açmanın temelidir" diye ekliyor. "Gerçekten heyecanlandığım kısım bu."
Ay'da başarılı bir şekilde reaktör kuran ilk uluslar, bu geleceği şekillendirmede büyük bir rol oynayacak - ve muhtemel oyuncular motorlarını çalıştırıyor.
Ferro, "Yeni uzay yarışı Ay'a ilk ulaşmakla ilgili değil" diyor. "Kimin kalacağıyla ilgili."