Kilopower foi testado com sucesso no deserto de Nevada
– Notícias de 15 de maio de 2018 –
Para a maioria das agências espaciais, o futuro do vôo habitado parece estar ao lado da lua. Os chineses, americanos e europeus esperam colocar o pé no nosso satélite a médio prazo, e por que não estabelecer uma base permanente? Por outro lado, sabemos que o principal objetivo da SpaceX é a Mars com projetos semelhantes. Em qualquer caso, a manutenção de uma presença humana em outro corpo celeste que a Terra gera muitos desafios, incluindo energia.
Os robôs que estão atualmente realizando o trabalho de exploração espacial podem contar com duas fontes de energia: energia solar usando painéis fotovoltaicos ou energia nuclear graças ao calor recuperado de materiais radioativos. Para uma presença humana, essas fontes de energia podem ser insuficientes. Recuperar o calor dos materiais só pode produzir algumas centenas de watts e os painéis solares só funcionam durante o dia. Como as noites lunares duram 14 dias e os sistemas de sobrevivência humana precisam de muita energia, soluções alternativas são necessárias.
A Nasa está atualmente trabalhando no projeto Kilopower, um mini reator de fissão nuclear. A Agência Espacial dos EUA anunciou há duas semanas que o protótipo do reator foi testado com sucesso. Kilopower é composto de um pequeno núcleo de urânio 235 do tamanho de um rolo de papel toalha, tubos de calor transportam o calor do coração para motores Stirling. A energia térmica do núcleo é transformada em energia mecânica pelos motores e depois em energia elétrica por geradores. O sistema é muito compacto e pode gerar uma potência elétrica de 10 kilowatts por 10 anos.
Uma série de testes realizados no deserto de Nevada expôs o protótipo a condições extremas, próximas às condições da Lua ou Marte. Para provar que o reator pode operar de forma confiável enquanto é abusado por elementos meteorológicos, a equipe de testes da Kilopower simulou uma missão real com 28 horas de operação contínua, incluindo start-up, escalada e manutenção de energia, e então parou o reator. Em paralelo, os engenheiros simularam falhas dos diferentes sistemas.
Kilopower passou todos esses testes com sucesso. A Kilopower poderia, portanto, ser uma solução realista para gerar eletricidade em Marte ou na Lua. A NASA estima que três ou quatro reatores de Kilopower serão suficientes para alimentar uma base permanentemente. Mas a energia nuclear no espaço é um assunto sensível, mesmo com a tecnologia certa: colocar um bloco de 235 de urânio em cima de um foguete representa um risco real de precipitação radioativa na Terra se o foguete explodir.
Reator mini-nuclear Kilopower entra em fase de testes
– Notícias de 19 de dezembro de 2017 –
Espera-se que o projeto Kilopower da NASA ajude os futuros exploradores, seres humanos e máquinas. A energia é um parâmetro fundamental de toda missão espacial. No espaço, painéis fotovoltaicos são usados ou energia nuclear é usada. Na maioria dos casos, o uso de energia nuclear assume a forma de RTG, geradores termoelétricos que operam através do calor da radioatividade. Eles podem produzir apenas algumas centenas de watts, o que não é suficiente para alimentar uma base humana.
Para aumentar as capacidades das missões espaciais, a fissão nuclear deve ser usada. A fissão nuclear gera muito mais energia a partir da mesma quantidade de material radioativo. No passado, os Estados Unidos e especialmente a URSS tentaram desenvolver a fissão nuclear, mas sem qualquer sucesso real.
Muitos satélites de reconhecimento embarcaram em cerca de trinta reatores nucleares em órbita, com retornos desastrosos às vezes à atmosfera. Para um dia poder realizar missões espaciais mais ambiciosas, é necessária uma poderosa fonte de energia. A fissão nuclear é uma das únicas possibilidades.
A NASA parece determinada a avançar a pesquisa muito rapidamente. A Agência Espacial dos EUA está trabalhando em um protótipo de reator de fissão para aplicações espaciais de pequeno porte e baixa potência. A NASA de fato validou o financiamento do projeto Kilopower por vários anos. O Kilopower é um mini reator de fissão nuclear que deve ser capaz de produzir 10 kilowatts de potência por um período de 10 anos, ideal para alimentar uma pequena base habitada ou mesmo para aplicações de propulsão. Com essa potência disponível, as aplicações são numerosas: perfuração, eletrólise ou construções. Estas aplicações são difíceis de visualizar com uma potência de algumas centenas de watts, enquanto que com uma potência de alguns milhares de watts, as aplicações possíveis são muito mais interessantes.
O projeto Kilopower iniciou uma campanha de testes em novembro, incluindo um teste de operação contínua de 28 horas. As equipes da NASA estão focadas em produzir um reator seguro que requer pouca manipulação e manutenção. Se o risco for aceito pelos líderes políticos e pela opinião pública, a Kilopower poderá se tornar a peça central de todas as missões mais ambiciosas das próximas décadas.
A NASA financia um projeto de usina micro-nuclear chamado Kilopower
– Notícias de 11 de julho de 2017 –
A NASA liberou um orçamento de US $ 15 milhões para o desenvolvimento de uma usina micro-nuclear. A energia é sempre um problema em todas as missões espaciais: para alimentar os instrumentos das sondas espaciais e todo o equipamento de sobrevivência dos astronautas, é preciso eletricidade. Até agora, os painéis solares oferecem a melhor solução. Fáceis de produzir, podem produzir quantidades corretas de energia. Seu principal problema é a dependência do sol: seu rendimento se deteriora fortemente em caso de baixa exposição solar. Assim, os painéis solares são quase inúteis perto de Júpiter.
Um painel solar na órbita da Terra produz uma potência de cerca de 300 watts por metro quadrado, enquanto em órbita em torno de Júpiter, um painel solar produz apenas 6 watts por metro quadrado. Como a NASA gostaria de generalizar o uso de um motor a plasma para a exploração do sistema solar externo, é necessária uma fonte de energia poderosa e eficiente. É, portanto, para encontrar uma solução para este problema que a NASA lançou um projeto de sistema nuclear chamado Kilopower. O projeto consiste em projetar um pequeno reator de fissão nuclear de menos de 2 metros capaz de fornecer energia de um quilowatt a dez kilowatts.
A Kilopower deve, portanto, ser capaz de fornecer energia para uma variedade de aplicações, por exemplo, uma sonda espacial ou uma base habitada na superfície de Marte. Dois protótipos estão em estudo: o primeiro deve ser capaz de fornecer uma potência de cerca de 800 watts, a potência média usada por uma sonda espacial. O segundo protótipo seria uma versão mais potente capaz de fornecer entre 3000 e 10000 watts, a energia necessária para uma pequena base habitada em Marte. Alguns elementos do sistema, como a dissipação do radiador, serão testados diretamente na Estação Espacial Internacional (ISS).
O projeto do reator é muito diferente de um reator nuclear civil e até militar como encontrado em submarinos. A conversão do calor gerado pelas reações nucleares não será feita por uma turbina a vapor, mas usará motores Stirling. Esses motores são capazes de acionar um gerador a partir de uma diferença de temperatura. É assim que a NASA espera conter três usinas nucleares em dimensões ligeiramente inferiores a 2 metros. O uso de energia nuclear no espaço é, no momento, limitado a RPGs, baterias que operam com radioatividade. A realização de um projeto de usina nuclear, mesmo com baixíssima energia, representa um novo desafio, porque nos anos 50 e 60 um programa da Areva havia desenvolvido um motor espacial nuclear após vinte anos de pesquisa, mas o projeto foi abandonado.
Imagem da NASA Glenn [domínio público], via Wikimedia Commons
Fontes
