ABD Neden Ay'da Nükleer Reaktör İnşa Etmek İçin Yarışıyor?

NASA, ajansın geçici yöneticisi Sean Duffy'nin yeni talimatıyla 2030 yılına kadar Ay'da bir nükleer reaktör inşa etme planını hızlandırıyor .

Plan, uzayda nükleer enerjinin artırılması yönündeki onlarca yıllık hayali yeniden canlandırıyor. Bu değişim, geleceğe yönelik olasılıkların kilidini açacak ve dünya dışı kaynakların ve ortamların kullanımıyla ilgili yasal ve düzenleyici yönergeleri test edecek.

Aynı zamanda Başkan Donald Trump'ın Ulaştırma Bakanı olarak görev yapan Duffy, Ay yüzeyine reaktör yerleştiren ilk kişi olmayı yeni ay yarışında kazanılması gereken bir yarışma olarak nitelendirdi. Duffy, 31 Temmuz tarihli direktifte , "Çin ve Rusya, Mart 2024'ten bu yana en az üç kez, 2030'ların ortalarına kadar Ay'a bir reaktör yerleştirmek için ortak bir çaba gösterdiklerini duyurdular" dedi.

"Bunu yapan ilk ülke, ABD'nin planlı bir Artemis varlığı kurmasını önemli ölçüde engelleyecek bir yasak bölge ilan edebilir, eğer oraya ilk giden olmazsa," diye ekledi ve önümüzdeki yıllarda Ay'a insan göndermeyi amaçlayan NASA'nın Artemis programına atıfta bulundu.

Yönerge, ticari ortaklarla birlikte inşa edilecek ve beş yıl içinde Ay'ın Güney Kutbu'na 100 kilovatlık operasyonel bir reaktör tasarlamak, fırlatmak ve konuşlandırmak için bir yol haritası ortaya koyuyor (karşılaştırma yapmak gerekirse, 100 kilovatlık bir reaktör yaklaşık 80 Amerikan hanesine güç sağlayabilir ). Teknik özellikler şimdilik spekülatif olsa da, 100 kilovatlık bir güç, genellikle sadece birkaç yüz watt ile çalışan, bir tost makinesi veya ampule eşdeğer, Mars keşif araçlarına ve uzay sondalarına güç sağlayan temel nükleer jeneratörlere kıyasla çarpıcı bir güç artışı anlamına geliyor.

Daha önce NASA'nın teknoloji, politika ve stratejiden sorumlu yardımcı yöneticisi ve baş teknoloji sorumlusu vekili olarak görev yapan Bhavya Lal, bunun "sadece Ay için değil, tüm Güneş Sistemi için" dönüştürücü sonuçlar doğuracağını söylüyor. Ay'a bir nükleer reaktör yerleştirmek, uzay endüstrisinin "uzay sistemlerini, küçük miktardaki enerjinin bize neler yapabileceğine göre değil, yapmak istediklerimize göre tasarlamaya başlamasına olanak tanıyacak. Bu, Dünya merkezli toplumların mum ışığından şebeke elektriğine geçtiğinde yaşanan sıçramanın aynısı."

2030 yılına kadar Ay'da nükleer santral kurmak kolay olmayacak, ancak birçok uzman bunun mümkün olduğuna inanıyor.

İngiltere'deki Bangor Üniversitesi'nde nükleer malzemeler profesörü ve Nükleer Gelecek Enstitüsü'nün eş direktörü olan Simon Middleburgh, "Dört buçuk yıl çok iddialı bir zaman dilimi" ancak "teknoloji mevcut" diyor.

Şimdiye kadarki sorun, teknolojik hazırlıktan ziyade, Dünya dışı reaktörlere yönelik görev talebinin eksikliği veya bunların tamamlanmasını zorlayacak siyasi teşviklerin eksikliğiydi. Bu hesap artık değişiyor.

"60 yılı aşkın süredir yatırım yapıyoruz ve onlarca milyar dolar harcadık. En son bir şey fırlattığımızda yıl 1965'ti," diyor Lal, uzaya fırlatılan ilk nükleer reaktör olan NASA'nın SNAP-10A görevine atıfta bulunarak. "Bence büyük değişim anı geçen yıl, NASA'nın tarihinde ilk kez, Mars'a mürettebatlı görevler için birincil yüzey enerjisi üretim teknolojisi olarak nükleer enerjiyi seçmesiydi."

"Artık daha önce sahip olmadığımız bir politika kesinliği var," diye ekliyor. "Son olarak, özel sektör sadece uzay nükleer enerjisini kullanmakla ilgilenmiyor, hatta uzay nükleer enerjisi sağlamakla bile ilgileniyor." Hem yeni kurulan şirketler hem de Boeing ve Lockheed Martin gibi köklü havacılık şirketleri, uzayda nükleer enerjinin kullanımını araştırıyor. "İyi bir şekilde bir araya gelen ve gerçekten hareket edebileceğimiz birçok yapboz parçası var."

NASA'nın Artemis programının, Ay'ın Güney Kutbu'nda kalıcı bir üs kurulması ve Mars'a taşınacak öncü teknolojilerin temelini atması bekleniyor, ancak geleceği belirsiz . Ne olursa olsun, gecelerin iki hafta sürdüğü ve sıcaklıkların büyük dalgalanmalar gösterdiği Ay gibi egzotik ortamlardaki mürettebatlı görevlerin enerji ihtiyaçları, istikrarlı ve bol miktarda enerji gerektiriyor.

"Ay'ın yerçekimi ve termal dalgalanmaları çok acımasız," diyor Lal. "Gündüz sıcaklıkları yaklaşık 100 santigrat derece. Gece ise neredeyse mutlak sıfıra yakın. Tüm elektronik aksamların radyasyona dayanıklı olması gerekiyor. Dürüst olmak gerekirse, en büyük riskler teknik değil. En büyük risk, bu ivmeyi ve görev hedefini korumak."

Güney Kutbu'nda bir Ay üssü kurmayı planlayan Çin de devreye giriyor. Bu bölge, kaynaklar ve su buzu bakımından zengin olduğundan, keşif ve potansiyel kalıcı bir yerleşim için cazip bir alan haline geliyor. Çin, 2035 yılına kadar burada bir reaktör inşa etmek için Rusya ile ortaklık görüşmeleri yürütüyor. Bu gelişmeler, NASA, Savunma Bakanlığı ve Enerji Bakanlığı yetkililerini yarışa katılmaya teşvik etti.

"Yapılabilir, çünkü ABD'de güçlü bir düşmanımız olduğunda çok iyi iş çıkarıyoruz ve 40 yıldır böyle bir düşmanımız yok," diyor New Mexico Üniversitesi Uzay ve Nükleer Güç Çalışmaları Enstitüsü'nün kurucu direktörü ve nükleer mühendislik profesörü Mohamed El-Genk. "Ancak bunun gerçekleşmesi için birçok şeyin çözülmesi gerekiyor."

Duffy'nin direktifinde planlanan reaktörün tasarımı veya ölçeği hakkında çok az ayrıntı yer alıyordu ve önümüzdeki aylarda hangi konseptlerin ortaya çıkacağını tahmin etmek zor.

NASA Genel Merkezi Basın Sekreteri Bethany Stevens, WIRED'a gönderdiği bir e-postada, "Artemis kampanyası kapsamında ABD'nin rekabet gücünü ve Ay yüzeyindeki liderliğini daha da ileriye taşımak için NASA, fisyon yüzeyi güç geliştirme çalışmalarını hızla ilerletiyor," dedi. "Bu kritik teknoloji, Ay keşfini destekleyecek, Mars'ta yüksek güçlü enerji üretimi sağlayacak ve uzayda ulusal güvenliğimizi güçlendirecek. Geliştirme çalışmalarını ilerletme çabalarının yanı sıra, NASA bu çalışmayı yönetecek yeni bir program yöneticisi atayacak ve 60 gün içinde endüstriye bir Teklif Talebi sunacak. NASA, bu teklif hakkında ileride ek ayrıntılar yayınlayacak."

Yönerge, Lal ve uzay mühendisi Roger Myers'ın birlikte kaleme aldığı, 2030 yılına kadar ayda 100 kW'lık bir reaktör inşa etme seçeneğini içeren uzay nükleer enerjisiyle ilgili son raporun bulgularını yansıtıyor.

Lal, WIRED'a gönderdiği takip eden e-postada, "Bu 100 kW'lık tasarım, yaklaşık olarak bir basketbol sahası büyüklüğündeki katlanabilir bir şemsiyeyle birkaç yetişkin Afrika filini Ay'a göndermeye eşdeğer olacak. Ancak filler ısı üretiyor ve bu şemsiye gölge için değil, uzaya ısı yaymak için." dedi.

NASA, 2020'de başlatılan ve Fission Surface Power konsepti olarak bilinen en son ay reaktörü geliştirme çabasından da ilham alabilir. Plan, ay yüzeyinde otonom olarak konuşlandırılacak 40 kW'lık bir reaktör inşa etmekti. Yeni 100 kW'lık reaktörün inşası için sözleşmeleri hangi şirketlerin kazanacağı henüz belli olmasa da, 40 kW'lık öncül proje, havacılık sektöründen Aerojet Rocketdyne, Boeing ve Lockheed Martin; nükleer şirketler BWXT, Westinghouse ve X-Energy; mühendislik firması Creare; ve uzay teknolojisi şirketleri Intuitive Machines ve Maxar dahil olmak üzere bir dizi kuruluştan girdi içeriyordu.

Bu proje için sözleşme imzalayan şirketler, ilk konsept aşamasında 6 tonluk maksimum kütle gereksinimini karşılayamadı. Ancak Duffy'nin direktifi, reaktörün 15 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 Torino Politeknik Üniversitesi'nde havacılık mühendisi ve araştırmacı olan Carlo Giovanni Ferro, WIRED'a gönderdiği bir e-postada, "Ay, bazı ciddi mühendislik zorlukları sunuyor," dedi. "Bir atmosfer olmadan, aşırı ısı atımı için konveksiyon soğutması da olmaz; Dünya tabanlı sistemlerde olduğu gibi, bileşenler üzerindeki hava akışına güvenemezsiniz."

Ferro, Dünya'nın altıda biri olan Ay yerçekiminin akışkan dinamiklerini ve ısı transferini etkileyeceğini ve Ay'ın regolitinin (Ay yüzeyini kaplayan toz ve küçük kayalardan oluşan tabaka) yapışkan ve elektrostatik olduğunu, bu nedenle radyatörleri ve diğer bileşenleri etkileyebileceğini ekliyor. NASA'nın önerdiği planlar hakkında, "Teknik açıdan muhtemelen uygulanabilir, ancak yine de oldukça iddialı," diyor.

Tüm nükleer teknolojiler, özellikle patlayıcı roketlerle fırlatılacak ve uzay ortamlarına inecek olanlar, sıkı güvenlik kısıtlamaları gerektirir.

El-Genk, "Tüm endişeleri gidermek için bir grup uzmanın bir araya gelip gereksinimleri belirlemesi çok önemli," diyor. "En iyi yol, potansiyel sorunlara çözüm üretmek değil, şu soruyu sormaktır: Tasarım yoluyla potansiyel sorunlardan kaçınabilir miyiz?"

Bu amaçla, NASA, Çin veya başka bir kuruluş tarafından bir Ay reaktörünün konuşlandırılması her aşamada yüksek düzenleyici standartlara tabi olacaktır. Örneğin, bir roket arızası durumunda uranyum yakıtının dayanıklı koruyucu katmanlar içinde tutulması muhtemeldir.

"Düzenlememizin sebebi güvenlik," diyor Middleburgh. "Astronotların güç kaynaklarının tükenmesini istemiyoruz. Orada, bizim kurtaramayacağımız bir kaza geçirmelerini istemiyoruz. Bu tam bir felaket olur."

"Bu, tepeden tırnağa düzenlenecek," diye devam ediyor. "Kimin düzenleyeceği bir soru, ama yine de, orada güvenli olduğu düşünülmemiş ve kanıtlanmamış şeyleri ortaya atıp durmayacaklar. Bu, programın sonu olur."

Güçlü bir güvenlik stratejisi geliştirmenin yanı sıra, nükleer enerjiyi Ay'a taşıma yarışı, uzay hukuku ve politikasında yeni çığırlar açacak. Oraya ilk ulaşan ülke veya kuruluş, muhtemelen direktifte güvenlik ve emniyet için "giriş yasağı bölgesi" olarak adlandırılan bir bölge oluşturacaktır. Birkaç kilometrekareyi kapsayabilen bu bölgeler, rakiplerin aynı alana girmesini engelleyecektir.

Bu tür faaliyetlerin, gök cisimlerinin yalnızca barışçıl amaçlarla kullanılabileceğini ve uzayın keşfi ve kullanımının "tüm insanlığın" yararına yürütülmesi gerektiğini belirten Dış Uzay Antlaşması'nda belirlenen kurallara uygun olması gerekiyor.

Lal, "Herhangi bir anlaşmanın ihlal edildiğini düşünmüyorum," diyor. "Bu daha çok radyasyon riskleri, termal kontroller veya kaza protokolleri nedeniyle ortaya çıkabilecek işlevsel bir dışlama. Aslında, zararlı müdahaleleri önlemek için gerekli olduğu için Dış Uzay Anlaşması'nın Dokuzuncu Maddesi uyarınca haklı görülebilir."

"Hiçbir egemenlik iddiasında bulunmayacaklar," diye ekliyor. "Bunun bir tür toprak gaspı olduğunu söylemiyoruz."

Uzay nükleer enerjisi nesillerdir ufukta görünüyordu, ancak birçok uzman artık zamanının geldiğini ve demir (veya daha doğrusu uranyum) tavında iken harekete geçmemiz gerektiğini düşünüyor. Nükleer reaktörler uzayda tutunursa, keşif ve sanayi olanakları büyük ölçüde artacaktır.

Lal, "Bu kadar büyük bir güce sahip olduğumuzda, Ay ve Mars'ta kalıcı yüzey altyapılarından, Ay madencilik sistemlerinden, gerçek insan yaşam alanlarında oksijen, su ve yakıt çıkarmak için Mars madencilik sistemlerinden bahsediyoruz; sadece hayatta kalmak için değil, aynı zamanda yaşanabilirlik için de," diyor. "Büyük ölçekte bilim yapabiliriz. İster radar ister sismometre olsun, cihazlarımızı çok fazla güç tüketmemeleri için minyatürleştirmemize gerek yok.

"Güneş sistemini açmanın temeli bu," diye ekliyor. "Beni asıl heyecanlandıran kısım bu."

Ay'da reaktörü başarıyla kuran ilk ülkeler, bu geleceğin şekillenmesinde büyük bir rol oynayacaklar ve muhtemel oyuncular motorlarını çalıştırıyorlar.

Ferro, "Yeni uzay yarışının konusu Ay'a ilk varan olmak değil, kimin kalacağı." diyor.