Πυρηνική «απόβαση» στη Σελήνη ετοιμάζουν ΗΠΑ, Ρωσία και Κίνα – Τα σχέδια για αντιδραστήρες

Η NASA επιταχύνει τα σχέδιά της για την ανάπτυξη ενός πυρηνικού αντιδραστήρα στη Σελήνη, με στόχο να είναι έτοιμος για εκτόξευση έως τον Δεκέμβριο του 2030, σε μια εξέλιξη που αναδεικνύει τη νέα διαστημική κούρσα μεταξύ ΗΠΑ, Ρωσίας και Κίνας.

Στα τέλη Αυγούστου, η NASA ζήτησε από εταιρείες με τις οποίες συνεργάζεται να προετοιμαστούν για την κατασκευή ενός αντιδραστήρα ικανού να αντέξει το ταξίδι προς τη Σελήνη και να λειτουργεί αυτόνομα, χωρίς ανθρώπινη συντήρηση, κοντά στον νότιο πόλο της.

Το χρονοδιάγραμμα μόνο τυχαίο δεν είναι. Όπως αναφέρουν οι New York Times, η Ρωσία έχει θέσει ως στόχο να θέσει σε λειτουργία τον δικό της σεληνιακό πυρηνικό αντιδραστήρα έως το 2036, στο πλαίσιο της συνεργασίας της με την Κίνα.

Η Ουάσινγκτον, φοβούμενη ότι θα μείνει πίσω στον ανταγωνισμό, έχει επισπεύσει τα δικά της σχέδια. Πίσω από την κούρσα για τον πρώτο πυρηνικό αντιδραστήρα στη Σελήνη βρίσκεται ένας ευρύτερος ανταγωνισμός για το μέλλον της διαστημικής εξερεύνησης.

ΗΠΑ και Κίνα επιδιώκουν να δημιουργήσουν μόνιμες εγκαταστάσεις στη Σελήνη, να αξιοποιήσουν πόρους όπως το παγωμένο νερό και να χρησιμοποιήσουν τον φυσικό δορυφόρο της Γης ως βάση για αποστολές προς βαθύτερες περιοχές του Ηλιακού Συστήματος.

Η πρόσβαση στους σεληνιακούς πόρους θεωρείται κρίσιμο στοιχείο αυτής της στρατηγικής. Για τον λόγο αυτό, τόσο η Ουάσινγκτον όσο και το Πεκίνο αντιμετωπίζουν την πυρηνική ενέργεια ως βασική προϋπόθεση για τη δημιουργία μεγαλύτερων και πιο μόνιμων εγκαταστάσεων στη Σελήνη.

Οι αντιδραστήρες σχεδιάζεται να ενεργοποιούνται μόνο αφού μεταφερθούν με ασφάλεια στην επιφάνεια της Σελήνης.

Ανησυχία των επιστημόνων και φόβοι για ατύχημα

Ωστόσο, η επιτάχυνση των σχεδίων προκαλεί ανησυχία σε ορισμένους επιστήμονες, οι οποίοι προειδοποιούν ότι οι κυβερνήσεις κινούνται με μεγάλη ταχύτητα σε έναν τομέα όπου δεν έχει ακόμη υπάρξει αντίστοιχη επιχειρησιακή εμπειρία.

Τα τελευταία χρόνια έχουν καταγραφεί αποτυχημένες εκτοξεύσεις και αποστολές από τις ΗΠΑ, τη Ρωσία και την Κίνα, ενώ ρωσικό σκάφος προσεδάφισης συνετρίβη στη Σελήνη.

Ένα ατύχημα με έναν πυρηνικό αντιδραστήρα θα μπορούσε να έχει πολύ σοβαρότερες συνέπειες.

Εάν ένας αντιδραστήρας καταστραφεί κατά την εκτόξευση και τα συντρίμμια του επιστρέψουν στη Γη, υπάρχει κίνδυνος διασποράς ραδιενεργού υλικού.

Αντίστοιχα, ένα σοβαρό ατύχημα στη Σελήνη θα μπορούσε να καταστήσει απροσπέλαστες ορισμένες περιοχές για μεγάλο χρονικό διάστημα.«Θα υπάρχει πάντα μια διαστημική κούρσα και, αν προσθέσεις σε αυτή την πυρηνική ενέργεια, τότε μπορεί να πάρει μια δυνητικά πολύ πιο επικίνδυνη τροπή», προειδοποιεί ο Έντουιν Λάιμαν, διευθυντής για την ασφάλεια της πυρηνικής ενέργειας στην Union of Concerned Scientists.

Το πλεονέκτημα της Ρωσίας

Η Ρωσία διαθέτει σημαντικό πλεονέκτημα στον συγκεκριμένο τομέα, καθώς έχει ήδη αποκτήσει μεγάλη εμπειρία στη χρήση πυρηνικής ενέργειας στο Διάστημα. Η Μόσχα έχει θέσει σε τροχιά περισσότερους από 30 πυρηνικούς αντιδραστήρες, κυρίως κατά τις δεκαετίες του 1970 και του 1980, ενσωματωμένους σε δορυφόρους της εποχής του Ψυχρού Πολέμου.

Παράλληλα, η Ρωσία παραμένει μία από τις σημαντικότερες πυρηνικές δυνάμεις παγκοσμίως.Η συνεργασία της με την Κίνα αποκτά ιδιαίτερη σημασία στο πλαίσιο του σεληνιακού ανταγωνισμού. Η πυρηνική ενέργεια φαίνεται να αποτελεί μία από τις βασικές αποστολές του σεληνιακού προγράμματος που το Πεκίνο έχει αναθέσει στον ρωσικό εταίρο του, αξιοποιώντας την τεχνογνωσία της Μόσχας.

Η Ρωσία έχει αναθέσει σε κρατικούς φορείς την ανάπτυξη ενός σεληνιακού αντιδραστήρα με την ονομασία «Selena», ο οποίος προγραμματίζεται να λειτουργήσει έως το 2036 και να παρέχει ηλεκτρική ενέργεια σε μελλοντικές σεληνιακές εγκαταστάσεις. Ο αντιδραστήρας αναμένεται να παράγει έως 10 κιλοβάτ ηλεκτρικής ενέργειας και να λειτουργεί αυτόνομα για περίπου μία δεκαετία.

Η NASA, από την άλλη πλευρά, προσπαθεί να καλύψει το χαμένο έδαφος. Οι ΗΠΑ είχαν εκτοξεύσει έναν πυρηνικό αντιδραστήρα το 1965, ο οποίος όμως τέθηκε εκτός λειτουργίας έπειτα από βλάβη στο διαστημικό σκάφος. Έκτοτε, παρά τις σημαντικές επενδύσεις σε προγράμματα διαστημικής πυρηνικής ενέργειας, δεν έχει αναπτυχθεί άλλος επιχειρησιακός αντιδραστήρας.

Τα σχέδια της NASA

Ο αμερικανικός σχεδιασμός προβλέπει την ανάπτυξη του Lunar Reactor 1, ο οποίος θα μπορεί να παράγει περίπου 20 κιλοβάτ ηλεκτρικής ενέργειας και να λειτουργεί για πέντε χρόνια χωρίς ανθρώπινη παρέμβαση. Η NASA επιδιώκει να τον έχει έτοιμο για εκτόξευση έως το τέλος του 2030, φοβούμενη ότι η έγκαιρη ανάπτυξη ενός ρωσοκινεζικού αντιδραστήρα θα μπορούσε να ενισχύσει τη θέση των δύο χωρών στη Σελήνη. Η ανάγκη για πυρηνική ενέργεια συνδέεται άμεσα με τις ιδιαίτερες συνθήκες του σεληνιακού περιβάλλοντος.

Μια μόνιμη βάση χρειάζεται σταθερή και αξιόπιστη παροχή ηλεκτρικής ενέργειας, ενώ οι πυρηνικοί αντιδραστήρες μπορούν να λειτουργούν ανεξάρτητα από την ηλιακή ακτινοβολία και να παραμένουν ενεργοί για μεγάλα χρονικά διαστήματα με περιορισμένη ανθρώπινη παρέμβαση.Κατά τα πρώτα στάδια της σεληνιακής εξερεύνησης, οι ανάγκες σε ενέργεια αναμένεται να είναι σχετικά περιορισμένες και να καλύπτονται από ηλιακά συστήματα και συστήματα παραγωγής ενέργειας με ραδιοϊσότοπα.

Ωστόσο, μια μεγαλύτερη και μόνιμη βάση θα απαιτούσε πολύ περισσότερη ενέργεια. Τα ηλιακά πάνελ δεν μπορούν να λειτουργούν κατά τη διάρκεια των σεληνιακών νυχτών, οι οποίες διαρκούν περισσότερο από δύο γήινες εβδομάδες. Παράλληλα, οι αντιδραστήρες που θα εγκατασταθούν κοντά στον νότιο πόλο της Σελήνης θα πρέπει να αντέχουν ακραίες θερμοκρασίες, οι οποίες μπορεί να κυμαίνονται από περίπου 54 βαθμούς Κελσίου έως -203 βαθμούς Κελσίου.

Η NASA σχεδιάζει επίσης να αξιοποιήσει την πυρηνική ενέργεια για την πρόωση διαστημικού σκάφους προς τον Άρη, σε μια αποστολή που έχει τοποθετηθεί χρονικά για τον Δεκέμβριο του 2028. Παράλληλα, το αμερικανικό Πεντάγωνο εξετάζει την ανάπτυξη δικών του διαστημικών αντιδραστήρων, οι οποίοι θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν τόσο σε τροχιά όσο και στη Σελήνη.

Οι τεχνικές δυσκολίες

Παρά τα φιλόδοξα χρονοδιαγράμματα, οι τεχνικές προκλήσεις παραμένουν μεγάλες. Καμία χώρα δεν διαθέτει σήμερα δοκιμασμένο σύστημα προσεδάφισης ικανό να μεταφέρει με ασφάλεια βαρύ και δυνητικά ραδιενεργό εξοπλισμό στο δύσβατο σεληνιακό έδαφος. Παράλληλα, κανένας πυρηνικός αντιδραστήρας δεν έχει μέχρι σήμερα λειτουργήσει στη χαμηλή βαρύτητα της Σελήνης.Οι ίδιες οι σεληνιακές βάσεις δεν έχουν ακόμη κατασκευαστεί, με αποτέλεσμα οι πραγματικές ενεργειακές τους ανάγκες να παραμένουν σε μεγάλο βαθμό άγνωστες.

«Τίποτα δεν είναι βέβαιο αυτή τη στιγμή», επισημαίνει ο Ζουλιέν ντε Τρουγιού ντε Λανβερσέν, πυρηνικός επιστήμονας και καθηγητής στο Πανεπιστήμιο Επιστήμης και Τεχνολογίας του Χονγκ Κονγκ. Ένα από τα βασικά ζητήματα ασφαλείας αφορά την εκτόξευση.

Η NASA και η Ρωσία υποστηρίζουν ότι οι αντιδραστήρες τους θα παραμένουν ανενεργοί μέχρι να φτάσουν στη Σελήνη. Με αυτόν τον τρόπο περιορίζεται ο κίνδυνος σε περίπτωση αποτυχίας της εκτόξευσης, καθώς το μη ενεργοποιημένο καύσιμο παρουσιάζει πολύ μικρότερη ραδιενεργό απειλή. Ωστόσο, η ίδια η διαδικασία εκτόξευσης ενός πυραύλου αποτελεί σημαντικό παράγοντα κινδύνου.

Ο Λέοπολντ Σούμερερ, επικεφαλής ομάδας εργασίας των Ηνωμένων Εθνών για την πυρηνική ενέργεια στο Διάστημα, επισημαίνει ότι οι αποτυχίες εκτόξευσης αποτελούν υπαρκτό ενδεχόμενο και ότι η μεταφορά πυρηνικού εξοπλισμού στο Διάστημα απαιτεί ιδιαίτερα αυστηρά μέτρα ασφαλείας. Χαρακτηριστικό προηγούμενο αποτελεί το ρωσικό περιστατικό του 2019, όταν πύραυλος κρουζ που, σύμφωνα με αμερικανικές εκτιμήσεις, χρησιμοποιούσε πυρηνικό αντιδραστήρα κατέπεσε στη Λευκή Θάλασσα.

Κατά την επιχείρηση ανάκτησής του σημειώθηκε πυρηνική αντίδραση, σύμφωνα με το αμερικανικό υπουργείο Εξωτερικών, ενώ τουλάχιστον πέντε εργαζόμενοι έχασαν τη ζωή τους. Η Ρωσία έχει απορρίψει την αμερικανική εκδοχή και έχει υποστηρίξει ότι ο πύραυλος δεν χρησιμοποιούσε πυρηνικό αντιδραστήρα.

Οι κίνδυνος για επιστροφή των αντιδραστήρων στη Γη

Ένας ακόμη κίνδυνος αφορά την πιθανότητα ενός αντιδραστήρα να επιστρέψει στη Γη αφού έχει τεθεί σε λειτουργία. Το 1978, ο σοβιετικός πυρηνοκίνητος δορυφόρος Kosmos 954 εισήλθε ανεξέλεγκτα στην ατμόσφαιρα και διέσπειρε ραδιενεργό υλικό σε μεγάλη έκταση του βόρειου Καναδά. Το περιστατικό αποτελεί μέχρι σήμερα ένα από τα σημαντικότερα παραδείγματα των κινδύνων που μπορεί να δημιουργήσει η χρήση πυρηνικής ενέργειας στο Διάστημα. Στη Σελήνη, τα προβλήματα θα ήταν διαφορετικά αλλά εξίσου σύνθετα.

Οι επίγειοι πυρηνικοί αντιδραστήρες διαθέτουν ισχυρές κατασκευές συγκράτησης για τον περιορισμό της διασποράς ραδιενεργού υλικού. Η δημιουργία αντίστοιχων υποδομών στη Σελήνη θα ήταν ιδιαίτερα δύσκολη και δαπανηρή.

Η NASA έχει αναφέρει ότι ο αντιδραστήρας της θα διαθέτει θωράκιση, χωρίς να έχει δώσει όλες τις τεχνικές λεπτομέρειες. Παράλληλα, δεν έχει ακόμη δοθεί οριστική απάντηση στο τι θα συμβεί όταν οι αντιδραστήρες ολοκληρώσουν τον κύκλο λειτουργίας τους. Στη Γη, ο παροπλισμός ενός πυρηνικού αντιδραστήρα είναι μια σύνθετη διαδικασία που μπορεί να διαρκέσει χρόνια.

Στη Σελήνη, τα σχέδια προβλέπουν ουσιαστικά την εγκατάλειψη του ραδιενεργού υλικού, γεγονός που δημιουργεί νέα ερωτήματα για τη μακροπρόθεσμη ασφάλεια των μελλοντικών εγκαταστάσεων. Σημαντικό ζήτημα αποτελεί και το είδος του πυρηνικού καυσίμου. Η NASA προσανατολίζεται στη χρήση HALEU, δηλαδή ουρανίου χαμηλού εμπλουτισμού υψηλής περιεκτικότητας, το οποίο θεωρείται ασφαλέστερη επιλογή σε σχέση με το ουράνιο υψηλού εμπλουτισμού.

Η έλλειψη ουρανίου πονοκεφαλιάζει στις ΗΠΑ

Ωστόσο, η διαθεσιμότητά του στις ΗΠΑ ρωσικού ουρανίου από το 2024, λόγω του πολέμου στην Ουκρανία παραμένει περιορισμένη. Το πρόβλημα είναι ιδιαίτερα σύνθετο, καθώς η Ρωσία αποτελεί σημαντικό παραγωγό τέτοιου καυσίμου, ενώ οι ΗΠΑ έχουν περιορίσει τις εισαγωγές ρωσικού ουρανίου από το 2024, λόγω του πολέμου στην Ουκρανία.

Η αμερικανική κυβέρνηση προσπαθεί πλέον να αυξήσει την εγχώρια παραγωγή, προκειμένου να καλύψει τις ανάγκες των νέων πυρηνικών προγραμμάτων.Και ιδιωτικές εταιρείες στο παιχνίδι Στην κούρσα συμμετέχουν ήδη και ιδιωτικές εταιρείες, καθώς η ανάπτυξη μικρών πυρηνικών αντιδραστήρων μπορεί να εξελιχθεί σε σημαντική επιχειρηματική ευκαιρία.

Το αμερικανικό Πεντάγωνο έχει επιλέξει την εταιρεία Antares για την ανάπτυξη και επίδειξη ενός μικροαντιδραστήρα για διαστημικές εφαρμογές, ενώ η ίδια εταιρεία έχει εκφράσει βασικά ερωτήματα παραμένουν αναπάντητα: πώς θα αποβάλλεται αποτελεσματικά η θερμότητα, πώς θα προστατεύεται ο αντιδραστήρας από την ακτινοβολία και πώς θα διασφαλίσουν ενδιαφέρον για μελλοντικά συμβόλαια της NASA και του αμερικανικού υπουργείου Άμυνας.

Παρά την τεχνολογική πρόοδο, βασικά ερωτήματα παραμένουν αναπάντητα: πώς θα αποβάλλεται αποτελεσματικά η θερμότητα, πώς θα προστατεύεται ο αντιδραστήρας από την ακτινοβολία και πώς θα διασφαλίζεται η δομική του ακεραιότητα στο ακραίο περιβάλλον της Σελήνης. Η νέα διαστημική κούρσα, επομένως, δεν αφορά μόνο το ποια χώρα θα φτάσει πρώτη στη Σελήνη με έναν πυρηνικό αντιδραστήρα.

Αφορά επίσης το ποια δύναμη θα μπορέσει να δημιουργήσει τις υποδομές που απαιτούνται για μια μόνιμη ανθρώπινη παρουσία, να αξιοποιήσει τους σεληνιακούς πόρους και να αποκτήσει στρατηγικό πλεονέκτημα δεν πρέπει να οδηγήσει σε παράκαμψη των κανόνων ασφαλείας.

Η Κέιτι Χαφ, επικεφαλής του Τμήματος Πυρηνικής Μηχανικής και Μηχανικής Φυσικής στο Πανεπιστήμιο Wisconsin-Madison, θεωρεί ότι η εγκατάσταση ενός αντιδραστήρα στη Σελήνη είναι τεχνικά εφικτή και υποστηρίζει ότι η διεθνής συνεργασία θα μπορούσε να συμβάλει στην ασφαλέστερη και αποτελεσματικότερη ανάπτυξη της διαστημικής πυρηνικής τεχνολογίας, σε μια περίοδο κατά την οποία η εξερεύνηση της Σελήνης περνά πλέον από τη φάση των πειραματικών αποστολών σε εκείνη της δημιουργίας στις μελλοντικές αποστολές προς τον Άρη και πέρα από αυτόν. Την ίδια στιγμή, ορισμένοι επιστήμονες υπογραμμίζουν ότι ο ανταγωνισμός δεν πρέπει να οδηγήσει σε παράκαμψη των κανόνων ασφαλείας.

Η Κέιτι Χαφ, επικεφαλής του Τμήματος Πυρηνικής Μηχανικής και Μηχανικής Φυσικής στο Πανεπιστήμιο Wisconsin-Madison, θεωρεί ότι η εγκατάσταση ενός αντιδραστήρα στη Σελήνη είναι τεχνικά εφικτή, αλλά επισημαίνει ότι όσο αυξάνονται οι ενεργειακές απαιτήσεις τόσο πιο σύνθετος γίνεται ο σχεδιασμός.

Παρά τον ανταγωνισμό μεταξύ των μεγάλων διαστημικών δυνάμεων, η ίδια υποστηρίζει ότι η διεθνής συνεργασία θα μπορούσε να συμβάλει στην ασφαλέστερη και αποτελεσματικότερη ανάπτυξη της διαστημικής πυρηνικής τεχνολογίας, σε μια περίοδο κατά την οποία η εξερεύνηση της Σελήνης περνά πλέον από τη φάση των πειραματικών αποστολών σε εκείνη της δημιουργίας μόνιμων υποδομών.

To άρθρο Πυρηνική «απόβαση» στη Σελήνη ετοιμάζουν ΗΠΑ, Ρωσία και Κίνα – Τα σχέδια για αντιδραστήρες δημοσιεύτηκε στο NewsIT .