Πως θα σας φαινόταν ένα ζεστό φλιτζάνι καφέ στην Σελήνη;

Φανταστείτε πως βρίσκεστε στην επιφάνεια της Σελήνης και εκτός των άλλων απολαμβάνετε ένα φλιτζάνι καφέ. Πως σας φαίνεται αυτό; Το ζεστό ρόφημα είναι ό,τι πρέπει για το υπερβολικό κρύο που επικρατεί εκεί. Όμως παρ’ όλο που οι πρώτοι αστροναύτες πάτησαν το πόδι τους στην Σελήνη αρκετές δεκαετίες πριν, ένα καυτό φλιτζάνι καφές φαντάζει εξαιρετικά δύσκολο να υπάρξει, αφού η καύση άνθρακα είναι αδύνατη στη Σελήνη και φυσικά δεν υπάρχει το απαιτούμενο νερό για την παραγωγή υδροηλεκτρικής ενέργειας. Και φυσικά, εκτός από τον ζεστό καφέ, η ηλεκτρική ενέργεια είναι απαραίτητη για την προετοιμασία τροφής και γενικότερα την υποστήριξη ζωής στον δορυφόρο της Γης μας.
Τα σχέδια της NASA για κατασκευή ενός μικρού οικήματος στην Σελήνη, ίσως δώσουν λύσεις σ’ αυτά τα προβλήματα. Υπάρχουν παραπάνω από ένας τρόπος για παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας, ένας από αυτούς που εξετάζει η NASA είναι το Fission Surface Power, δηλ η δημιουργία ενέργειας με την πυρηνική διάσπαση ατόμων. Αν τελικά υιοθετηθεί αυτός ο τρόπος, θα χρησιμοποιηθεί μια μηχανή η οποία εφευρέθηκε το 1816 από τους Σκωτσέζους αδερφούς Robert και James Stirling. Η μηχανή Stirling μετατρέπει την θερμική ενέργεια σε μηχανική και στην συνέχεια σε ηλεκτρική, συμπιέζοντας διαδοχικά μια συγκεκριμένη ποσότητα αέρα ή άλλου αερίου σε διαφορετικές θερμοκρασίες.

Κάντε κλικ εδώ για να δείτε ολόκληρη την εικόνα.

Σχηματική απεικόνιση της λειτουργίας μιας μηχανής Sterling. To ψυχρό (μπλε) και θερμό (κόκκινο) αέριο κινούν διαδοχικά τα 2 έμβολα (γκρι) και δίνουν κίνηση στη στρεφόμενη διάταξη.



«Οι κάτοικοι της Σελήνης θα χρειαστούν ένα ασφαλή και αποδοτικό τρόπο δημιουργίας θέρμανσης και ηλεκτρισμού», δήλωσε ο Mike Houts από το Marshall Space Flight Center της NASA. «Η δοκιμασμένη στην πράξη μηχανή Sterling είναι η κατάλληλη γι αυτή τη δουλειά, αφού εκτός από αξιόπιστη και αποδοτική είναι ευέλικτη και οικολογική». Η NASA συνεργάζεται με το Υπουργείο Ενέργειας για να αναπτύξει την τεχνολογία Fission Surface Power για να παρέχει την απαιτούμενη θερμότητα στην μηχανή Sterling.
O Houts εξηγεί τα πλεονεκτήματα αυτού του τρόπου: «Το σημείο κλειδί είναι το ότι αυτό το σύστημα δεν χρειάζεται το ηλιακό φως για να λειτουργήσει. Το σύστημα FSP (Fission Surface Power) μπορεί να παρέχει ενέργεια οποιαδήποτε ώρα, σε οποιοδήποτε μέρος, στην επιφάνεια της Σελήνης, στους πόλους της Γης, σε βαθιούς κρατήρες που βρίσκονται μόνιμα υπό σκιά. Ακόμα και μια αμμοθύελλα από αυτές που δημιουργούνται στον Άρη δεν δημιουργεί πρόβλημα». Το FSP θα πρέπει να παράγει 40 KW ισχύος που είναι αρκετά για αυτό που θέλει να στήσει η NASA. «Τα 40 KW είναι πάρα πολλά για τα δεδομένα του διαστήματος, αλλά δεν είναι τίποτα για τα γήινα δεδομένα. Είναι περίπου το 1/20.000 της δυνατότητας ενός συνηθισμένου αντιδραστήρα. Αυτό που χρειαζόμαστε είναι ένας πολύ μικρός αντιδραστήρας, με τον χώρο καυσίμου να έχει διαστάσεις 25 εκατοστά πλάτος και 50 εκατοστά μήκος», συνέχισε ο Houts. Όλη η κατασκευή θα έχει πολύ μικρές διαστάσεις και θα μπορεί να τοποθετηθεί πάνω σε ένα σεληνιακό όχημα.
Πριν την κατασκευή του τελικού συστήματος, ο Houts και η ομάδα του πειραματίζονται με μη πυρηνικά υλικά. Χρησιμοποιούν ηλεκτρικές αντιστάσεις αντί για πυρηνική διάσπαση για την παραγωγή της απαραίτητης θερμοκρασίας. Μετά τις δοκιμές, αν αποδειχτεί η σταθερότητα του συστήματος θα αρχίσει ο σχεδιασμός της τελικής συσκευής η οποία θα είναι κατασκευασμένη από ανοξείδωτο ατσάλι και το καύσιμο θα είναι διοξείδιο του ουρανίου, ένας ήδη δοκιμασμένος συνδυασμός στους υπάρχοντες πυρηνικούς αντιδραστήρες.
Η συσκευή θα μπαίνει σε λειτουργία μόλις βρεθεί στην επιφάνεια της Σελήνης και θα βρίσκεται μέσα σε «ασπίδα» για να μην προκληθούν προβλήματα από την εκπομπή ραδιενέργειας. «Θα είναι ένα πολύ ασφαλές και αυτορυθμιζόμενο σύστημα», είπε ο Houts.

Κάντε κλικ εδώ για να δείτε ολόκληρη την εικόνα.

Απεικόνιση ενός Fission Surface Power συστήματος στην επιφάνεια της Σελήνης. Ο αντιδραστήρας είναι θαμμένος κάτω από το χώμα, για προστασία του γύρω χώρου από την ραδιενέργεια.


Η λειτουργία του είναι η ακόλουθη: Μέσα στον αντιδραστήρα υπάρχει ένα μπουκέτο από μικρούς σωλήνες με ουράνιο. Έξω από τον αντιδραστήρα υπάρχουν τύμπανα ελέγχου, η μια πλευρά του τύμπανου αντανακλά και η άλλη απορροφά τα νετρόνια, ελέγχοντας έτσι τον ρυθμό διαφυγής και επαναφοράς τους από τον πυρήνα. Η απορροφητική πλευρά του κάθε τύμπανου «κοιτάζει» ανάποδα από εκεί που βρίσκεται ο πυρήνας και έτσι τα ανακλώμενα νετρόνια επιστρέφουν στον πυρήνα, δημιουργώντας μια αυτοσυντηρούμενη αλυσιδωτή αντίδραση, παράγοντας θερμότητα.
Ένα ψυκτικό υγρό ρέει ανάμεσα στους σωλήνες, απορροφά την θερμότητα και την μεταφέρει στην μηχανή Sterling, η οποία με την σειρά της παράγει ηλεκτρισμό. Το ψυκτικό υγρό επιστρέφει στον πυρήνα, όπου μεταφέρει εκ νέου θερμότητα για να συνεχιστεί η λειτουργία του συστήματος.
Η απαίτηση για καύσιμο είναι πολύ μικρή, 1 kg ουράνιο είναι αρκετό για περίπου 15 χρόνια συνεχούς λειτουργίας. Οι πρόβλεψη είναι για 8 χρόνια διάρκεια ζωής, γιατί όπως λένε οι ειδικοί «κάτι άλλο θα χαλάσει πριν τελειώσει το καύσιμο».

Πηγή: NASA