Ana sayfa Astronomi NASA, gelecekteki uzay yolculuklarında kullanılmak üzere yeni uzay fizyon reaktörünü test etti

NASA, gelecekteki uzay yolculuklarında kullanılmak üzere yeni uzay fizyon reaktörünü test etti

834
PAYLAŞ
Ay yüzeyinde bulunan yeni fizyon güç sisteminin sanatçı gözünden tasavvuru. © NASA.

Çeviren: Ece Gülfem Dağdeviren

Mürettebatlı uzay keşiflerinin geleceği ele alındığında, NASA ve diğer uzay ajanslarının gerekli teknolojik gereksinimleri bir araya toplaması gerektiği açıktır. Bu noktada, sadece yeni nesil fırlatma araçları ve uzay kapsülleri değil (SLS ve Orion uzay mekiği gibi), ayrıca Ay’a, Mars’a ve Güneş sisteminde bulunan diğer bölgelere uzun süreli yolculukların gerçekleştirilebilmesi için enerji üretiminin yeni formlarına ihtiyaç vardır.

Kilopower, bu endişeleri ortadan kaldırabilme olasılığına sahip. Çok çok hafif olan fizyon güç sistemi, robotik görevler, üsler ve keşif görevlerine güç sağlayabilir. NASA, Amerikan Enerji Bakanlığı’nın Ulusal Nükleer Araştırmalar Başkanlığı (NNSA) işbirliğinde yakın zamanda, uzun süreli, mürettebatlı Ay, Mars ve ötesine yapılması planlanan yolculuklara yardımcı olacak yeni bir nükleer reaktör güç sistemini başarılı bir biçimde kanıtladı.

Kilopower deneyi

Kilopower Reactor Using Stirling Technology (KRUSTY) olarak da bilinen deney, NASA’nın Gleen Araştırma Merkezi’nde 2 Mayıs’ta gerçekleştirilen bir basın toplantısında tanıtıldı. NASA’ya göre güç sistemi, 10 kilowatt’a kadar elektrik üretme kapasitesine, yani birçok aileyi on yıl boyunca Ay ve Mars üzerinde bulunan en uzak noktalara götürebilmeye yetecek güce sahip.

NASA ve NNSA mühendisleri, Kilowatt Reaktor Using Stirling Technology (KRUSTY sistemi)’nin etrafındaki vakum çemberinin duvarını indirmekte. © Los Alamos Ulusal Laboratuarları.

NASA’nın Uzay Teknolojileri Görev Direktörlüğü (STMD)’nde geçici başkan yardımcılığı yapan Jim Reuter, “Kilopower projesinin Ay ve Mars’ın güç mimarilerinin gelişmesi ile önemli bir parça haline geleceğine inanıyorum. Güvenli, verimli ve bol enerji. Gelecekteki robotik ve insanlı keşiflerin anahtarı olacaktır.” dedi.

Prototip güç sistemi, ısıyı elektriğe dönüştüren, yüksek verime sahip Stirling motorlarına reaktörlerden ısı aktarmak için, küçük katı bir Uranyum 235 reaktör çekirdeği ve pasif, Sodyum ısı boruları kullanmakta. Bu güç sistemi, Ay gibi, Güneş panelleri kullanarak enerji üretiminin çok zor olduğu yerlerde (bir Ay gecesi on dört Dünya gününe eşdeğerdir) kusursuz bir biçimde uyum sağlayabilir.

Bunun yanı sıra, Ay’ın keşfi için, sürekli olarak karanlık olan kutup bölgelerinin uzak noktalarına veya stabil, yer altı lav tünellerinin içerisine inşa edilmesi gibi birçok plan da mevcut. Mars daha fazla güneş ışığı almakta ancak, gezegenin günlük döngüsü ve kötü hava koşullarından dolayı (toz fırtınaları gibi), güneş ışınlarını enerji üretimi için kullanmak pek verimli bir yol gibi görünmemekte.

Dört adet KRUSTY jeneratörünün Mars yüzeyindeki uzak noktalara güç sağlamasının sanatçı gözünden tasavvuru. © NASA/STMD.

Bu noktada, bu yeni enerji kaynağı, güneş ışığı gibi düzenli kaynaklara bağlı olmayan, stabil bir enerji kaynağı olabilir. Glenn’de projenin yürütücü mühendisi olarak görev yapan Marc Gibson; “Kilopower bize daha güçlü görevler yapabilme ve Ay’ın karanlık kalmış kraterlerini keşfedebilme imkânı tanıyor. Ay’a ve diğer gezegenlere uzun süreli görevleri olan astronotlar yollamaya başladığımız zaman, daha önce hiç ihtiyacımız olmadığı kadar yeni nesil bir enerji kaynağına ihtiyacımız olacak.” diyor.

Kilopower deneyi, Mart ve Kasım 2017 tarihleri arasında, NNSA’in Nevada Ulusal Güvenlik Bölgesi (NNSS)’nde gerçekleştirildi. Sistemin fizyon yolu ile enerji üretebileceğini göstermesi yanı sıra, deneyin asıl amacı bu üretimin her ortamda stabil ve güvenli bir şekilde gerçekleşebileceğini göstermekti. Bundan dolayı Kilopower ekibi, deneyi dört farkı aşamada yürütüyor.

Sistem işliyor

Güce ihtiyaç duymadan yürütülen ilk iki aşama, sistemdeki her bir bileşenin düzgün olarak çalışmakta olduğunu doğruladı. Ekip üçüncü aşama için, 28 saat sürecek olan tam güç testini içeren dördüncü aşamaya geçmeden evvel çekirdeği yavaşça ısıtmaya başladı. Bu aşamada reaktörün devreye girmesinden, tam güce ulaşması; istikrarlı bir şekilde çalışmasından kapatılmasına kadar uzanan adımlar simüle edildi.

Deneyler süresince sistem, sorunsuz çalışmaya devam ettiğini ispatlamak için güç düşüşü, ısı boruları ve motorda çeşitli arızalardan oluşan problem testlerinden geçirildi. KRUSTY jeneratörü elektrik sağlamaya ve hangi uzay keşfi olursa olsun çalışmaya devam ettiğini kanıtladı. Gibson şöyle devam ediyor:

“Sistemi rayına oturttuk. Reaktörü gayet iyi anlıyoruz ve testler sistemin bizim çalışmasını tasarladığımız şekilde çalıştığını kanıtladı. Çevresel etkenler ne olursa olsun, reaktör çok iyi şekilde çalışacaktır.”

Kilopower reaktörü, Ay ve Mars’ ta kalıcı üslere, yerel yakıt ve diğer malzemelerin üretimine olanak sağlayabilir. Görsel: ESA/Foster + ortakları.

Gelecekte Kilopower projesi NASA’nın Oyun Değiştiren Gelişmeler (Game Chancing Development – GCD) programının bir parçası olarak kalacak. NASA’nın Uzay Teknolojisi Görevi Direktörlüğü’nün bir görevi olan bu programın amacı, ajansın gelecek uzay görevlerine tamamen yeni bir yaklaşım getirecek ileri uzay teknolojileri üretmektir. Ekip 2020 de Teknoloji Sunum görevi programına (Technology Demonstration Mission) geçiş yapmayı ummaktadır.

Eğer her şey yolunda giderse, KRUSTY reaktörleri Ay ve Mars yüzeyinde daha uzak noktalara kalıcı olarak gitmemize olanak sağlayabilir. Ayrıca regolitten üretilen materyaller gibi yerel kaynak kullanımı ile buzdan hidrazin yakıtı üretimine yardım edebilir.

Basitçe, Ay’da regolitten 3 boyutlu yazıcılarla üretim yapacak robotlar oluşturulduğunda astronotlar araştırma ve deneyleri yürütmek üzere Ay yüzeyine -Uluslararası Uzay İstasyon’unda olduğu gibi- düzenli olarak yolculuk edecekler. Bu görev için gerekli gücü KRUSTY reaktörleri sağlayabilir. Yukarıdaki senaryo birkaç on yıl içinde Mars ve hatta Güneş sistemi dışı için de geçerli olabilir.

Bu reaktör sistemi nükleer -termal ya da nükleer- elektrik motorlarının önünü açarak, uzay yolculuklarının daha hızlı ve uygun maliyetli olmasına imkân verecektir.