เมื่อมองถึงอนาคตของการสำรวจอวกาศแบบลูกเรือมันชัดเจนต่อองค์การนาซ่าและหน่วยงานอวกาศอื่น ๆ ที่ต้องปฏิบัติตามข้อกำหนดทางเทคโนโลยีบางอย่าง ไม่เพียง แต่ยานพาหนะเปิดตัวรุ่นใหม่และแคปซูลอวกาศที่จำเป็นเท่านั้น (เช่น SLS และ กลุ่มดาวนายพราน ยานอวกาศ) แต่จำเป็นต้องมีการผลิตพลังงานรูปแบบใหม่เพื่อให้แน่ใจว่าสามารถปฏิบัติภารกิจระยะยาวกับดวงจันทร์ดาวอังคารและสถานที่อื่น ๆ ในระบบสุริยะได้
ความเป็นไปได้หนึ่งที่กล่าวถึงข้อกังวลเหล่านี้คือ Kilopower ระบบฟิชชั่นฟิวชั่นแบบเบาที่สามารถขับเคลื่อนภารกิจของหุ่นยนต์ฐานและภารกิจการสำรวจ เมื่อเร็ว ๆ นี้ NASA ได้ร่วมมือกับกรมควบคุมความปลอดภัยนิวเคลียร์แห่งชาติ (NNSA) ของกระทรวงพลังงานเมื่อเร็ว ๆ นี้ NASA ได้ทำการสาธิตระบบพลังงานของเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์แบบใหม่ที่ประสบความสำเร็จ
เป็นที่รู้จักในฐานะเครื่องปฏิกรณ์ Kilopower โดยใช้การทดลองเทคโนโลยีสเตอร์ลิง (KRUSTY) เทคโนโลยีดังกล่าวได้ถูกเปิดเผยในการแถลงข่าวเมื่อวันพุธที่ 2 พฤษภาคมที่ศูนย์วิจัย Glenn ของ NASA จากข้อมูลขององค์การนาซ่าระบบพลังงานนี้สามารถผลิตพลังงานไฟฟ้าได้มากถึง 10 กิโลวัตต์ - มีกำลังมากพอสำหรับหลายครัวเรือนอย่างต่อเนื่องเป็นเวลาสิบปีหรือหน้าด่านบนดวงจันทร์หรือดาวอังคาร
ในฐานะ Jim Reuter ผู้ดูแลระบบที่เกี่ยวข้องของ NASA สำหรับ Space Technology Mission Directorate (STMD) ได้อธิบายไว้ในข่าวประชาสัมพันธ์ล่าสุดของ NASA:
“ พลังงานที่ปลอดภัยมีประสิทธิภาพและอุดมสมบูรณ์จะเป็นกุญแจสำคัญในการสำรวจหุ่นยนต์และมนุษย์ในอนาคต ฉันคาดหวังว่าโครงการ Kilopower จะเป็นส่วนสำคัญของสถาปัตยกรรมพลังดวงจันทร์และดาวอังคารเมื่อพวกเขาพัฒนาขึ้น”
ระบบพลังงานต้นแบบใช้แกนเครื่องปฏิกรณ์ยูเรเนียม -235 แข็งและท่อความร้อนโซเดียมแบบพาสซีฟเพื่อถ่ายโอนความร้อนของเครื่องปฏิกรณ์ไปยังเครื่องยนต์สเตอร์ลิงที่มีประสิทธิภาพสูงซึ่งเปลี่ยนความร้อนเป็นไฟฟ้า ระบบพลังงานนี้เหมาะอย่างยิ่งกับสถานที่ต่าง ๆ เช่นดวงจันทร์ซึ่งการผลิตกระแสไฟฟ้าโดยใช้แผงโซลาร์เซลล์นั้นเป็นเรื่องยากเพราะคืนจันทรคตินั้นเทียบเท่ากับ 14 วันบนโลก
นอกจากนี้ยังมีแผนสำรวจดวงจันทร์จำนวนมากที่เกี่ยวข้องกับการสร้างด่านหน้าในพื้นที่ขั้วโลกถาวรหรือในลาวาใต้ดิน บนดาวอังคารแสงแดดมีมากขึ้น แต่ขึ้นอยู่กับวัฏจักรรายวันและสภาพอากาศของดาวเคราะห์ (เช่นพายุฝุ่น) เทคโนโลยีนี้จึงสามารถมั่นใจได้ถึงการจ่ายพลังงานอย่างต่อเนื่องที่ไม่ได้ขึ้นอยู่กับแหล่งที่มาเป็นระยะเช่นแสงแดด ในฐานะมาร์คกิบสันวิศวกรนำ Kilopower ที่เกล็นพูดว่า:
“ Kilopower ทำให้เรามีความสามารถในการทำภารกิจด้านพลังงานที่สูงขึ้นมากและสำรวจหลุมอุกกาบาตที่เป็นเงาของดวงจันทร์ เมื่อเราเริ่มส่งนักบินอวกาศเพื่ออยู่บนดวงจันทร์เป็นระยะเวลานานและไปยังดาวเคราะห์ดวงอื่นนั่นจะต้องใช้พลังงานระดับใหม่ที่เราไม่เคยต้องการมาก่อน”
การทดลอง Kilopower ดำเนินการที่ NNSA ของเนวาดาความมั่นคงแห่งชาติไซต์ (NNSS) ระหว่างเดือนพฤศจิกายนและมีนาคมของปี 2560 นอกจากนี้เพื่อแสดงให้เห็นว่าระบบสามารถผลิตกระแสไฟฟ้าผ่านฟิชชันวัตถุประสงค์ของการทดลองก็แสดงให้เห็นว่ามีเสถียรภาพและปลอดภัย ในสภาพแวดล้อมใด ๆ ด้วยเหตุนี้ทีม Kilopower จึงทำการทดลองในสี่ขั้นตอน
สองเฟสแรกซึ่งดำเนินการโดยไม่มีกำลังไฟยืนยันว่าแต่ละส่วนประกอบในระบบทำงานได้อย่างถูกต้อง สำหรับขั้นตอนที่สามทีมเพิ่มพลังงานเพื่อให้แกนความร้อนช้าลงก่อนที่จะไปยังขั้นตอนที่สี่ซึ่งประกอบด้วยการทดสอบเต็มกำลัง 28 ชั่วโมง ขั้นตอนนี้เป็นการจำลองทุกขั้นตอนของภารกิจซึ่งรวมถึงการเริ่มต้นของเครื่องปฏิกรณ์ซึ่งเพิ่มพลังให้เต็มที่การทำงานที่มั่นคงและการปิดเครื่อง
ตลอดการทดลองทีมได้จำลองความล้มเหลวของระบบต่าง ๆ เพื่อให้แน่ใจว่าระบบจะทำงานต่อไปซึ่งรวมถึงการลดพลังงานเครื่องยนต์ที่ล้มเหลวและท่อความร้อนที่ล้มเหลว ตลอดเครื่องกำเนิด KRUSTY ยังคงให้บริการไฟฟ้าพิสูจน์ว่ามันสามารถทนต่อการสำรวจอวกาศใดก็ตามที่พ่นออกมา ตามที่กิบสันระบุ:
“ เราทำให้ระบบผ่านก้าวของมัน เราเข้าใจเครื่องปฏิกรณ์เป็นอย่างดีและการทดสอบนี้พิสูจน์ว่าระบบทำงานตามวิธีที่เราออกแบบให้ทำงาน ไม่ว่าสภาพแวดล้อมของเราจะเป็นเช่นไรเครื่องปฏิกรณ์ทำงานได้ดีมาก”
มองไปข้างหน้าโครงการ Kilopower จะยังคงเป็นส่วนหนึ่งของโปรแกรม Game Change Development (GCD) ของนาซา ในฐานะเป็นส่วนหนึ่งของคณะผู้แทนภารกิจด้านเทคโนโลยีอวกาศของนาซ่า (STMD) เป้าหมายของโปรแกรมนี้คือการพัฒนาเทคโนโลยีอวกาศซึ่งอาจนำไปสู่แนวทางใหม่ทั้งหมดสำหรับภารกิจด้านอวกาศของเอเจนซี่ในอนาคต ในที่สุดทีมหวังว่าจะเปลี่ยนไปใช้โปรแกรมการสาธิตเทคโนโลยี (TDM) ภายในปี 2563
หากทุกอย่างเป็นไปด้วยดีเครื่องปฏิกรณ์ KRUST อาจอนุญาตให้ด่านมนุษย์ถาวรบนดวงจันทร์และดาวอังคาร นอกจากนี้ยังสามารถให้การสนับสนุนภารกิจที่ต้องอาศัยการใช้ทรัพยากรในแหล่งกำเนิด (ISRU) เพื่อผลิตเชื้อเพลิงไฮดราซีนจากแหล่งน้ำแข็งในท้องถิ่นและวัสดุก่อสร้างจาก regolith ท้องถิ่น
โดยพื้นฐานแล้วเมื่อภารกิจของหุ่นยนต์ถูกติดตั้งที่ฐานการพิมพ์ดวงจันทร์ถึง 3D โดยใช้ระบบการปกครองแบบท้องถิ่นและนักบินอวกาศเริ่มเดินทางไปยังดวงจันทร์เป็นประจำเพื่อทำการวิจัยและทดลอง ที่ให้พวกเขาจะต้องการพลังงานทั้งหมด ในอีกไม่กี่ทศวรรษข้างหน้าสิ่งนี้อาจเป็นจริงสำหรับดาวอังคารและแม้แต่ในระบบสุริยะนอก
ระบบเครื่องปฏิกรณ์นี้ยังสามารถปูทางสำหรับจรวดที่อาศัยการขับเคลื่อนด้วยพลังงานความร้อนหรือพลังงานนิวเคลียร์เพื่อให้สามารถปฏิบัติภารกิจได้นอกโลกที่เร็วและคุ้มค่ากว่า!
และอย่าลืมเพลิดเพลินกับวิดีโอของโปรแกรม GCD นี้ด้วยความอนุเคราะห์จาก NASA 360:
