Superputerile lumii se întrec să ducă reactoare nucleare pe Lună

NASA vrea un reactor nuclear care să reziste drumului prin spațiu, să ajungă lângă polul sud al Lunii și să funcționeze acolo fără nicio întreținere. La sfârșitul lui august, agenția le-a cerut contractorilor să se pregătească pentru construirea lui. Poate că sună a science-fiction, dar NASA îl vrea gata de lansare până în decembrie 2030.

Graba are o explicație. Rusia își propune să pună în funcțiune un reactor lunar până în 2036, într-un parteneriat secret cu China, iar NASA și-a accelerat deja programul ca să-și devanseze rivalii, după cum arată publicația The New York Times.

Miza este însuși viitorul explorării spațiale. Statele Unite și China vor să fie primele care își înființează o bază pe Lună. Vor să caute resurse precum apa înghețată și să lanseze misiuni mai departe în Sistemul Solar. Pentru asta, controlul asupra accesului la resursele Lunii este vital. Iar ambele superputeri văd în reactorul nuclear piesa centrală a acestei ambiții.

Țările vor să-și pornească reactoarele abia după ce ajung pe Lună. Unii oameni de știință de renume avertizează totuși că guvernele se mișcă prea repede, într-o epocă a explorării spațiale care a avut parte de câteva dezastre notabile. În ultimii șase ani, mai multe rachete chinezești, americane și rusești au eșuat și au explodat, iar un modul de aterizare rusesc s-a prăbușit pe Lună. Deșeurile spațiale cad în mod regulat pe Pământ.

Un eșec ar putea declanșa o reacție în lanț cu urmări dezastruoase. Resturile unui reactor căzut ar putea împrăștia material radioactiv, cum s-a întâmplat în Canada la sfârșitul anilor 1970. Iar o explozie sau o topire a reactorului pe suprafața Lunii ar risca să transforme regiuni întregi în zone interzise.

„Va exista întotdeauna o cursă spațială, iar dacă se adaugă și energia nucleară, lucrurile ar putea lua o întorsătură potențial mai periculoasă”, a declarat Edwin Lyman, directorul pentru siguranța energiei nucleare la Uniunea Oamenilor de Știință Preocupați.

Luate împreună, specificațiile tehnice, documentele de achiziții, cercetările academice și interviurile cu specialiști din industrie, oficiali guvernamentali și critici oferă cea mai clară imagine de până acum a felului în care China, Rusia și Statele Unite își urmăresc ambiția nucleară. Documentele explică și un aspect-cheie al parteneriatului spațial chino-rus, alianță promovată de președinții Xi Jinping și Vladimir Putin.

Energia nucleară pare să fie singura sarcină esențială pe care China a delegat-o partenerului său în proiectul lunar. Și nicio țară nu are mai multă experiență decât Rusia în domeniu. Rusia a trimis pe orbită peste 30 de reactoare, mai ales în anii 1970 și 1980, la bordul sateliților din Războiul Rece, și este lider în energia nucleară civilă. Tot ea deține cea mai mare rezervă din ceea ce este considerat cel mai sigur combustibil nuclear pentru misiunile spațiale: uraniul care nu este puternic îmbogățit, deficitar în Statele Unite.

„Rusia nu are practic niciun concurent în energia nucleară spațială”, a declarat pentru agenția rusă de presă TASS Mihail Kovalciuk, președintele Institutului Kurceatov. Institutul, o agenție de cercetare, contribuie la proiectarea unui reactor lunar.

NASA încearcă să recupereze decalajul. Statele Unite au lansat un reactor în 1965, dar acesta s-a oprit după o defecțiune a navei spațiale, fără legătură cu reactorul. De atunci, au cheltuit peste 20 de miliarde de dolari pe programe nucleare spațiale, fără să mai pună în funcțiune vreun alt reactor.

Cursa pentru reactorul lunar e în egală măsură o demonstrație de forță și o chestiune de explorare. Președintele Trump a declarat că superioritatea în spațiu face parte din agenda sa „America First”. Xi și Putin au făcut declarații asemănătoare.

Panourile solare nu fac față nopții lunare, iar reactoarele sunt încă pe planșetă

Orice bază permanentă pe Lună are nevoie de o sursă de energie fiabilă. Potrivit NASA și Institutului Kurceatov, reactoarele nucleare nu au nevoie de lumina Soarelui ca să funcționeze, pot fi compacte și, cu un design adecvat, cer puțină intervenție umană.

În primii ani, Statele Unite și China ar avea nevoie doar de atâta energie cât să mențină echipamentele la temperatura potrivită și să încarce roverele, vehiculele care se deplasează pe suprafață. Pentru asta, plănuiesc să folosească sisteme de energie solară și sisteme pe bază de radioizotopi. Acestea transformă în electricitate căldura degajată de dezintegrarea radioactivă naturală a izotopilor, o tehnologie pe care Statele Unite, Rusia și China au folosit-o deja în spațiu.

O bază lunară extinsă ar avea însă nevoie de mult mai multă energie decât pot genera aceste sisteme. Panourile solare nu ar funcționa în nopțile lunare, reci, care durează peste două săptămâni terestre. Iar orice sistem de alimentare din apropierea polului sud lunar ar trebui să reziste unor temperaturi cuprinse între 54 și -203 °C, adică mai rece decât azotul lichid.

Moscova le-a cerut agențiilor de stat să livreze până în 2036 un reactor lunar, numit Selena, care să alimenteze stațiile lunare conduse de China. Selena ar produce până la 10 kilowați de energie electrică și ar putea funcționa autonom timp de un deceniu. Reactorul ar avea caracteristici comune cu un model anterior, proiectat să funcționeze în Arctica.

NASA și-a accelerat calendarul de teamă că un reactor ruso-chinez ar putea crea de facto o zonă de excludere pe Lună. Reactorul Lunar 1 al agenției ar urma să producă 20 de kilowați de energie electrică, cam cât consumă 16 gospodării americane, și să funcționeze cinci ani fără nicio intervenție.

Ca prim pas, NASA intenționează să folosească energia nucleară pentru a propulsa o navă spațială spre Marte în decembrie 2028, lucru care nu s-a mai făcut niciodată. În paralel, potrivit Casei Albe, Pentagonul plănuiește să-și dezvolte propriile reactoare spațiale, pentru orbită și pentru Lună.

Termenele au fost amânate în repetate rânduri, iar puțini experți se așteaptă ca țările să le respecte. Nimeni nu are un modul de aterizare testat, capabil să coboare încărcături grele și potențial radioactive pe terenul accidentat al Lunii. Și nimeni nu a instalat vreodată un reactor în condiții de gravitație redusă.

Bazele lunare nu au fost încă construite, iar cantitatea de energie de care ar avea nevoie ține deocamdată de speculație. De aceea, spun experții, proiectele reactoarelor s-ar putea schimba, parțial sau complet.

„Nimic nu e sigur în acest moment”, a declarat Julien de Troullioud de Lanversin, cercetător în domeniul nuclear și profesor la Universitatea de Știință și Tehnologie din Hong Kong.

Riscul începe la lansare și nu se încheie pe Lună

Statele Unite și Rusia susțin că reactoarele lor ar rămâne inactive (oamenii de știință le numesc „neiradiate”) până la sosirea pe Lună, ceea ce ar reduce riscul. Inginerii nucleari spun că uraniul „rece” folosit drept combustibil reprezintă o amenințare radioactivă redusă, chiar dacă ar cădea pe Pământ. Lucrurile pot merge totuși prost, mai ales la lansare, care este în fond explozia controlată a unei rachete.

„Acesta e momentul în care riscul e foarte mare. Am avut multe eșecuri la lansare, așa că avem o mulțime de date despre ce poate merge prost”, a declarat Leopold Summerer, care conduce un grup de lucru al Națiunilor Unite privind energia nucleară în spațiul cosmic.

Un exemplu: un reactor care se prăbușește în ocean. Apa încetinește neutronii, iar asta crește probabilitatea ca ei să scindeze atomi. Urmarea ar putea fi haos: reactorul ar putea intra în stare critică, adică ar putea declanșa o reacție în lanț de scindare a atomilor care eliberează radiații. Riscul e real, pentru că majoritatea rampelor de lansare se află lângă întinderi de apă.

Potrivit experților nucleari, exact asta s-a întâmplat probabil în Rusia în 2019, când o rachetă de croazieră alimentată de un reactor a eșuat și s-a prăbușit în Marea Albă. Când cercetătorii au încercat să o recupereze, s-a produs o reacție nucleară, potrivit Departamentului de Stat al SUA. Cel puțin cinci muncitori au murit. (Rusia a negat aceste afirmații și a susținut că racheta nu era alimentată de un reactor.)

Specificațiile NASA cer un design care să poată preveni un asemenea deznodământ. Rosatom, compania de stat rusă din domeniul energiei nucleare, a refuzat să comenteze, invocând caracterul secret al programului său spațial. Institutul Kurceatov, care se ocupă de partea științifică, și Roscosmos, responsabil de programul spațial rus, nu au răspuns la întrebări. Nici Ministerul Afacerilor Externe al Chinei, nici Agenția Chineză pentru Zboruri Spațiale cu Echipaj Uman nu au răspuns.

Celălalt risc e o defecțiune care ar putea readuce reactorul pe Pământ după încheierea misiunii. În 1978, reintrarea necontrolată în atmosferă a satelitului sovietic Kosmos 954, alimentat de un reactor nuclear, a împrăștiat material radioactiv pe aproape 124.000 km² în nordul Canadei. După aproximativ un an de operațiuni de curățare, se recuperase doar 0,1% din sursa de energie a satelitului. În Statele Unite, orice reactor spațial trebuie evaluat de experți din șapte agenții. Chiar și așa, accidentele nu pot fi excluse.

„Definiția unui accident este că lucrurile nu merg conform planului”, a declarat R. Scott Kemp, profesor asociat de știință și inginerie nucleară la Institutul de Tehnologie din Massachusetts. Iar pe Lună, a afirmat Kemp, accidentele sunt mai probabile.

Pe Pământ, reactoarele sunt protejate în interiorul unor structuri de izolare, a căror construire pe Lună ar fi extrem de costisitoare și dificilă tehnic. NASA a declarat că reactorul său ar fi ecranat, deși nu e clar cum. Potrivit experților, reactoarele lunare ar fi probabil înconjurate de zone interzise, ca să scadă riscul de radiații pentru astronauți și echipamente.

Cu o izolare redusă, chiar și accidentele minore ar produce depuneri radioactive mult mai mari, a spus Kemp. Pe Lună nu bate vântul, dar, din cauza gravitației mai mici, resturile pot fi purtate la distanțe mari după o explozie. Pe Pământ, dezafectarea unui reactor ajuns la capătul ciclului de viață e un proces complicat și minuțios, care durează ani. Pe Lună, atât NASA, cât și agențiile rusești spun că ar lăsa pur și simplu materialul radioactiv în urmă.

„Într-o cursă, nu vor să se încurce cu o problemă dificilă pentru care nimeni nu are soluție”, a spus de Troullioud.

Combustibilul considerat cel mai sigur e tocmai cel care lipsește în SUA

În toate documentele sale tehnice și de achiziții, NASA afirmă că ar folosi un combustibil nuclear care nu e puternic îmbogățit, considerat cel mai sigur pentru reactoarele avansate. Unii experți spun însă că geopolitica și un termen strâns ar putea complica lucrurile.

Ultimul reactor spațial testat de NASA, în 2018, a folosit uraniu puternic îmbogățit, mai ușor și mai ieftin de lansat decât alți combustibili. Prima administrație Trump a descurajat însă utilizarea lui, pentru că ar putea sfârși într-o armă nucleară. Acum, NASA vrea un combustibil numit uraniu slab îmbogățit cu concentrație ridicată (HALEU), deficitar în Statele Unite. Cel mai mare producător e Rusia, dar SUA au interzis importurile de uraniu rusesc începând cu 2024, din cauza războiului din Ucraina.

Documentele NASA arată că agenția se așteaptă ca Departamentul Energiei să aloce combustibil slab îmbogățit pentru reactoarele spațiale. Numai că guvernul însuși a avut dificultăți în a produce suficient combustibil. Alianța ruso-chineză nu a dezvăluit ce tip de combustibil ar urma să folosească. Vechile reactoare spațiale ale Rusiei funcționau cu combustibil puternic îmbogățit.

„Nu e nevoie de nimic mai mult decât de un atelier mecanic și de puțin exploziv puternic pentru a transforma așa ceva într-o armă foarte credibilă”, a declarat Bill Foster, congresman democrat din Illinois și fizician, care a reușit să descurajeze folosirea uraniului puternic îmbogățit în reactoarele spațiale.

Cel puțin un potențial ofertant pentru contractul NASA privind reactorul lunar, Space Nuclear Power Corporation, dezvoltă un reactor cu uraniu puternic îmbogățit. Unul dintre fondatorii companiei a refuzat să comenteze, „având în vedere natura competitivă” a proiectelor viitoare.

Programul spațial american ar putea fi un avantaj pentru companiile care produc microreactoare, capabile să genereze până la 10 megawați de energie electrică. Scumpe și prea mici pentru nevoile energetice ale centrelor de date, aceste reactoare și-au găsit o nișă de afaceri în aplicațiile spațiale și militare.

Luna trecută, Pentagonul a ales compania Antares pentru a dezvolta și demonstra un microreactor destinat spațiului. Antares a fost una dintre cele cinci companii care au testat cu succes reactoare în această vară, într-un program coordonat de Departamentul Energiei, și a anunțat că va participa la licitațiile NASA și ale Pentagonului pentru reactoarele lunare.

„Amplasarea unui reactor pe Lună este perfect fezabilă”, a declarat Katy Huff, care conduce departamentul de inginerie nucleară și fizică inginerească al Universității Wisconsin-Madison. Cu cât e nevoie de mai multă energie, a adăugat ea, cu atât construirea reactoarelor devine mai dificilă.

Dincolo de toată graba de a ajunge primii, Huff a afirmat că guvernele au obținut mai multe rezultate lucrând împreună decât concurând între ele.

„Îmi doresc să văd mai multă colaborare internațională în spațiu. Acesta e domeniul în care știința făcută în echipă a depășit limitele politicii noastre internaționale, atât de încărcate de tensiuni”, a spus ea.

Microreactoarele ar putea ajunge, în cele din urmă, și pe Lună. Deocamdată însă niciunul nu e testat și gata de utilizare. Iar problemele fundamentale de siguranță, precum eliminarea căldurii, ecranarea reactorului și menținerea integrității structurale, nu au fost încă rezolvate pe deplin pentru reactoarele spațiale, care trebuie să fie compacte și ușoare. Iar cursa are o ironie a ei: NASA se grăbește de teamă că reactorul rival ar putea crea o zonă de excludere pe Lună, deși orice reactor lunar, inclusiv al său, ar fi probabil înconjurat de zone interzise.

Merită să știe și alții asta?

Votează dacă ți-a plăcut articolul.

DA NU