Melihat ke masa depan eksplorasi ruang angkasa yang dilakukan awak kapal, jelas bagi NASA dan badan-badan antariksa lainnya bahwa persyaratan teknologi tertentu harus dipenuhi. Tidak hanya generasi baru kendaraan peluncuran dan kapsul ruang angkasa yang dibutuhkan (seperti SLS dan Orion pesawat ruang angkasa), tetapi bentuk-bentuk baru dari produksi energi diperlukan untuk memastikan bahwa misi jangka panjang ke Bulan, Mars, dan lokasi lain di Tata Surya dapat terjadi.
Satu kemungkinan yang mengatasi masalah ini adalah Kilopower, sistem tenaga fisi ringan yang dapat mendukung misi robot, pangkalan dan misi eksplorasi. Bekerja sama dengan Administrasi Keamanan Nuklir Nasional (NNSA) dari Departemen Energi, NASA baru-baru ini melakukan demonstrasi yang sukses dari sistem tenaga reaktor nuklir baru yang dapat memungkinkan misi kru jangka panjang ke Bulan, Mars, dan seterusnya.
Dikenal sebagai reaktor Kilopower Menggunakan Teknologi Stirling (KRUSTY), teknologi itu diluncurkan pada konferensi pers baru-baru ini pada hari Rabu, 2 Mei, di Pusat Penelitian Glenn NASA. Menurut NASA, sistem tenaga ini mampu menghasilkan hingga 10 kilowatt tenaga listrik - cukup daya beberapa rumah tangga terus menerus selama sepuluh tahun, atau pos terdepan di Bulan atau Mars.
Seperti yang dikatakan Jim Reuter, administrator rekanan NASA untuk Direktorat Misi Teknologi Ruang Angkasa (STMD), dalam siaran pers NASA baru-baru ini:
“Energi yang aman, efisien, dan berlimpah akan menjadi kunci bagi eksplorasi robot dan manusia di masa depan. Saya berharap proyek Kilopower menjadi bagian penting dari arsitektur tenaga bulan dan Mars ketika mereka berevolusi. "
Sistem tenaga prototipe menggunakan inti reaktor uranium-235 padat kecil dan pipa panas natrium pasif untuk mentransfer panas reaktor ke mesin Stirling efisiensi tinggi, yang mengubah panas menjadi listrik. Sistem tenaga ini sangat cocok untuk lokasi seperti Bulan, di mana pembangkit listrik menggunakan susunan surya sulit karena malam bulan setara dengan 14 hari di Bumi.
Selain itu, banyak rencana untuk eksplorasi bulan melibatkan pembangunan pos-pos di daerah kutub yang diarsir secara permanen atau di tabung lava bawah tanah yang stabil. Di Mars, sinar matahari lebih berlimpah, tetapi tergantung pada siklus diurnal dan cuaca planet (seperti badai debu). Teknologi ini karenanya dapat memastikan pasokan daya yang stabil yang tidak tergantung pada sumber-sumber yang terputus-putus seperti sinar matahari. Sebagai Marc Gibson, insinyur Kilopower di Glenn, mengatakan:
“Kilopower memberi kita kemampuan untuk melakukan misi kekuatan yang jauh lebih tinggi, dan untuk menjelajahi kawah teduh Bulan. Ketika kami mulai mengirim astronot untuk tinggal lama di Bulan dan ke planet lain, itu akan membutuhkan kelas kekuatan baru yang belum pernah kami butuhkan sebelumnya. "
Eksperimen Kilopower dilakukan di NNSA's Nevada National Security Site (NNSS) antara November dan Maret 2017. Selain menunjukkan bahwa sistem tersebut dapat menghasilkan listrik melalui fisi, tujuan percobaan ini juga untuk menunjukkan bahwa ia stabil dan aman. dalam lingkungan apa pun. Untuk alasan ini, tim Kilopower melakukan percobaan dalam empat fase.
Dua fase pertama, yang dilakukan tanpa daya, mengkonfirmasi bahwa setiap komponen dalam sistem berfungsi dengan baik. Untuk fase ketiga, tim meningkatkan daya untuk memanaskan inti secara perlahan sebelum melanjutkan ke fase empat, yang terdiri dari uji coba kekuatan penuh selama 28 jam. Fase ini mensimulasikan semua tahapan misi, yang mencakup startup reaktor, meningkatkan daya penuh, operasi mantap, dan shutdown.
Sepanjang percobaan, tim mensimulasikan berbagai kegagalan sistem untuk memastikan bahwa sistem akan tetap bekerja - termasuk pengurangan daya, kegagalan mesin, dan kegagalan pipa panas. Sepanjang, generator KRUSTY terus menyediakan listrik, membuktikan bahwa ia dapat bertahan apa pun yang dilontarkan oleh eksplorasi ruang angkasa. Seperti yang ditunjukkan Gibson:
“Kami menempatkan sistem melalui langkahnya. Kami memahami reaktor dengan sangat baik, dan tes ini membuktikan bahwa sistem bekerja dengan cara yang kami rancang untuk bekerja. Tidak peduli di lingkungan mana kita mengeksposnya, reaktor bekerja dengan sangat baik. ”
Ke depan, proyek Kilopower akan tetap menjadi bagian dari program Game Changing Development (GCD) NASA. Sebagai bagian dari Direktorat Misi Teknologi Ruang Angkasa (STMD) NASA, tujuan program ini adalah untuk memajukan teknologi ruang angkasa yang mungkin mengarah pada pendekatan yang sepenuhnya baru untuk misi luar angkasa Agensi di masa depan. Akhirnya, tim berharap untuk melakukan transisi ke program Technology Demonstration Mission (TDM) pada tahun 2020.
Jika semuanya berjalan dengan baik, reaktor KRUSTY dapat memungkinkan untuk pos-pos manusia permanen di Bulan dan Mars. Ini juga dapat menawarkan dukungan untuk misi yang mengandalkan Pemanfaatan Sumberdaya In-situ (ISRU) untuk menghasilkan bahan bakar hidrazin dari sumber es air lokal, dan bahan bangunan dari regolith lokal.
Pada dasarnya, ketika misi robot dipasang ke Bulan untuk mencetak pangkalan 3D dari regolith lokal, dan para astronot mulai melakukan perjalanan reguler ke Bulan untuk melakukan penelitian dan eksperimen (seperti yang mereka lakukan hari ini ke Stasiun Luar Angkasa Internasional), itu bisa menjadi reaktor KRUSTY yang menyediakan bagi mereka semua kebutuhan tenaga mereka. Dalam beberapa dekade, hal yang sama bisa berlaku untuk Mars dan bahkan lokasi di Tata Surya bagian luar.
Sistem reaktor ini juga dapat membuka jalan bagi roket yang mengandalkan tenaga nuklir-termal atau nuklir-listrik, memungkinkan misi di luar Bumi yang lebih cepat dan lebih hemat biaya!
Dan pastikan untuk menikmati video program GCD ini, milik NASA 360:
