La NASA e la NNSA (National Nuclear Security Administration) del Dipartimento per l’Energia USA, hanno testato con successo un nuovo sistema di generazione di energia basato su un reattore nucleare che potrebbe consentire missioni con equipaggio di lunga durata sulla Luna, su Marte e verso altre destinazioni.
La NASA ha annunciato i risultati della fase di test del dimostratore denominato Kilopower Reactor Using Stirling Technology (KRUSTY), durante una conferenza stampa presso il Glenn Research Center di Cleveland. L’esperimento è stato condotto nel Nevada National Security Site della NNSA da novembre 2017 a marzo 2018.
“Un’energia sicura, efficiente e abbondante sarà la chiave per la futura esplorazione robotica e umana”, ha affermato Jim Reuter, amministratore associato della NASA per la Direzione della tecnologie spaziali (STMD) a Washington. “Mi aspetto che il progetto Kilopower sia una parte essenziale delle architetture di esplorazione lunare e di Marte mentre si evolveranno in futuro”.
I ricercatori abbassano la parete della camera a vuoto attorno al generatore per simulare l’ambiente spaziale.
Kilopower è un sistema di fissione piccolo e leggero in grado di fornire fino a 10 kilowatt di energia elettrica, sufficiente per gestire più famiglie medie, ininterrottamente per almeno 10 anni. Quattro unità Kilopower fornirebbero abbastanza energia per stabilire un avamposto.
Secondo Marc Gibson, capo ingegnere Kilopower di Glenn, il sistema di alimentazione pionieristico è ideale per la Luna, dove la generazione di energia dalla luce solare è difficile perché le notti lunari equivalgono a 14 giorni consecutivi sulla Terra.
“Kilopower ci dà la possibilità di fare missioni molto più potenti e di esplorare i crateri perennemente in ombra della Luna”, ha detto Gibson. “Quando inizieremo a inviare astronauti per lunghi soggiorni sulla Luna e su altri pianeti, sarà richiesta una nuova classe di generatori di energia, come non ne abbiamo mai avuto bisogno prima”.
Il prototipo del sistema di alimentazione utilizza nel reattore un nucleo solido di uranio-235, con dimensioni simili ad un rotolo di carta igienica. Le heat pipe passive al sodio trasferiscono poi il calore del reattore ai motori Stirling ad alta efficienza, che convertono il calore in elettricità.
Secondo David Poston, capo progettista di reattori del Los Alamos National Laboratory della NNSA, lo scopo del recente esperimento in Nevada era duplice: dimostrare che il sistema può creare elettricità con l’energia di fissione e mostrare che il sistema è stabile e sicuro in qualsiasi ambiente si trovi.
“Abbiamo sottoposto questo reattore a tutto ciò che potevamo, in termini di scenari operativi nominali e fuori dalla norma e KRUSTY è passato a pieni voti”, ha affermato Poston.
Una rappresentazione grafica di un futuro utilizzo su Marte di una serie di generatori
Il team di Kilopower ha condotto l’esperimento in quattro fasi. Le prime due fasi, condotte senza alimentazione, hanno confermato che ogni componente del sistema si comporta come previsto. Durante la terza fase, il team ha aumentato la potenza per riscaldare il core in modo incrementale prima di passare alla fase finale. L’esperimento è culminato con un test a piena potenza di 28 ore che ha simulato una missione, tra cui avvio del reattore, rampa a piena potenza, funzionamento costante e spegnimento.
Durante l’esperimento, il team ha simulato la riduzione di potenza, i motori guasti e le condutture termiche guaste, dimostrando che il sistema potrebbe continuare a funzionare e gestire con successo più guasti.
“Abbiamo messo alla prova il sistema”, ha detto Gibson. “Conosciamo molto bene il reattore e questo test ha dimostrato che il sistema funziona nel modo in cui l’abbiamo progettato per funzionare. Indipendentemente dall’ambiente in cui lo esponiamo, il reattore funziona molto bene. ”
Il generatore Kilopower
Il progetto Kilopower sta ora sviluppando concept di missione e svolge attività aggiuntive di riduzione del rischio per preparare una possibile dimostrazione di volo futura. Il progetto rimarrà una parte del STMD’s Game Changing Development Program, con l’obiettivo di passare a un programma per una missione di dimostrazione tecnologica a partire dall’anno fiscale 2020.
Tale missione potrebbe aprire la strada a futuri sistemi Kilopower che alimenteranno avamposti umani sulla Luna e su Marte, comprese le missioni che si basano sull’utilizzo di risorse in-situ per produrre propellenti e altri materiali.
Il progetto Kilopower è guidato dal Glenn, in collaborazione con il Marshall Space Flight Center della NASA a Huntsville e NNSA, incluso il suo Los Alamos National Laboratory, il Nevada National Security Site e il Y-12 National Security Complex.
Per maggiori informazioni sul programma: https://www.nasa.gov/directorates/spacetech/kilopower
