لماذا تريد الولايات المتحدة بناء مفاعل نووي على القمر؟

تعمل إدارة الطيران والفضاء الأميركية (ناسا) على تسريع خطط بناء محطة طاقة نووية بقدرة 100 كيلوواط على القمر، تحت إشراف جديد من القائم بأعمال المدير شون دافي.

وتحيي الخطة حلما عمره عقود من الزمن بنشر الطاقة النووية في الفضاء، وهي الخطوة التي من شأنها أن تفتح آفاقا جديدة للولايات المتحدة في حين تتحدى القواعد القانونية التي تحكم استخدام الموارد والبيئات خارج الأرض.

أعتقد أن من يصل إلى هناك أولاً قد يُعلن منطقة حظر. هذا سيحد بشكل كبير من قدرة الولايات المتحدة على ترسيخ وجودها على القمر في إطار برنامج أرتميس إذا لم نصل إليه أولاً، قال دافي، في إشارة إلى برنامج أرتميس التابع لناسا، والذي يهدف إلى إعادة الأمريكيين إلى القمر في السنوات القادمة.

تحدد الإرشادات الجديدة خطةً مدتها خمس سنوات لتصميم وإطلاق وتركيب مفاعل بقدرة 100 كيلوواط في القطب الجنوبي للقمر. وسيتعاون برنامج ناسا مع شركاء تجاريين.

للمقارنة، تكفي 100 كيلوواط لتزويد حوالي 80 منزلًا أمريكيًا بالطاقة. ورغم صغر حجمها، إلا أنها تُمثل زيادة هائلة في الطاقة مقارنةً بالمولدات النووية الأساسية التي تُغذي مسابر المريخ وغيرها من المركبات الفضائية. تُولّد هذه المفاعلات بضع مئات من الواط فقط، أي ما يُعادل تقريبًا طاقة محمصة الخبز أو مصباح هالوجين قوي.

قالت بافيا لال، القائمة بأعمال المدير السابق لقسم السياسات والتكنولوجيا في ناسا، إن تأثير المشروع الجديد "سيكون رائدًا، ليس فقط على القمر، بل على النظام الشمسي بأكمله". وأضاف أن وضع مفاعل نووي على القمر سيسمح لصناعة الفضاء "بتصميم أنظمة فضائية بناءً على ما نريد القيام به، بدلاً من أن تقتصر على كمية الطاقة المتوفرة لدينا".

هل من الممكن بناء مفاعل نووي في عام 2030؟

إن بناء محطة للطاقة النووية على القمر في أقل من عقد من الزمان يعد مهمة شاقة، لكن العديد من الخبراء يعتقدون أنها ممكنة.

وقال البروفيسور سيمون ميدلبيرج، المدير المشارك لمعهد مستقبل الطاقة النووية في جامعة بانجور في المملكة المتحدة: "أربع سنوات ونصف هي فترة زمنية ضيقة للغاية ولكن التكنولوجيا موجودة".

لم تكن التكنولوجيا هي العقبة الأكبر حتى الآن، بل عدم وجود حاجة حقيقية لمفاعل نووي خارج الأرض. وقد كان هناك زخم سياسي كافٍ لدفع الخطة قدمًا. والآن، بدأ هذا الوضع يتغير.

لقد استثمرنا أكثر من 60 عامًا، وأنفقنا عشرات المليارات من الدولارات، لكن آخر مرة أطلقت فيها الولايات المتحدة مفاعلًا نوويًا إلى الفضاء كانت عام 1965،" قال لال، في إشارة إلى مهمة SNAP-10A التي أطلقت أول مفاعل نووي إلى الفضاء. وأضاف: "جاءت نقطة التحول الكبرى العام الماضي، عندما اختارت ناسا، لأول مرة في التاريخ، الطاقة النووية كتقنية طاقة سطحية للرحلات المأهولة إلى المريخ."

وأضافت: "السياسة واضحة الآن. المهم هو أن القطاع الخاص لا يرغب فقط في استخدام الطاقة النووية في الفضاء، بل يرغب أيضًا في توفيرها". وأشارت إلى أن شركات الطيران والفضاء الكبرى، مثل بوينغ ولوكهيد مارتن، بالإضافة إلى شركات ناشئة، تُجري حاليًا أبحاثًا حول تطبيقات الطاقة النووية خارج الأرض.

صُمم برنامج أرتميس لتمهيد الطريق لإنشاء قاعدة دائمة في القطب الجنوبي للقمر، وتطوير تقنية إرسال البشر إلى المريخ. وفي كلتا الحالتين، ستتطلب البعثات المأهولة إلى بيئة قاسية كالقمر مصدر طاقة ثابتًا وموثوقًا. وصرح لال: "تتفاوت الجاذبية ودرجة الحرارة على القمر بشكل كبير. تصل درجة الحرارة إلى 100 درجة مئوية نهارًا، وتكاد تكون صفرًا مطلقًا ليلًا. يجب أن تكون جميع الأجهزة الإلكترونية مقاومة للإشعاع".

في غضون ذلك، تخطط الصين أيضًا لبناء قاعدة على القطب الجنوبي للقمر. وتتطلع القوى العظمى إلى المنطقة لغناها بالموارد والجليد، مما قد يدعم الاستكشاف والاستيطان الدائم. وتجري الصين محادثات مع روسيا لبناء مفاعل نووي على القطب الجنوبي للقمر بحلول عام ٢٠٣٥، مما دفع ناسا ووزارة الدفاع ووزارة الطاقة للانضمام إلى السباق.

كيف يعمل المشروع

ولم تكشف توجيهات دافي عن الكثير من التفاصيل حول تصميم أو حجم المفاعل المقترح، ومن غير الواضح ما هي الأفكار التي ستظهر في الأشهر المقبلة.

كتبت بيثاني ستيفنز، السكرتيرة الصحفية لناسا في واشنطن، في رسالة بريد إلكتروني إلى Wired: "لتعزيز القدرة التنافسية الأمريكية وريادتها في مجال استكشاف سطح القمر في إطار برنامج أرتميس، تعمل ناسا على تطوير تقنية الانشطار السطحي بوتيرة متسارعة". ستُعيّن ناسا مديرًا جديدًا للبرنامج لقيادة المشروع، وستُصدر طلبًا لتقديم عروض للشركات خلال 60 يومًا. كما ستُصدر ناسا المزيد من التفاصيل في الأيام المقبلة.

تعكس الإرشادات الجديدة نتائج تقرير حديث حول الطاقة النووية في الفضاء شارك في تأليفه لال ومهندس الفضاء روجر مايرز، والذي حدد خطة "إما أن تبدأ مشروعًا كبيرًا أو تعود إلى الوطن" والتي تهدف إلى بناء مفاعل بقوة 100 كيلوواط على القمر بحلول عام 2030.

قال لال إن تصميم الـ 100 كيلوواط "يعادل إرسال فيلين أفريقيين بالغين ومظلة قابلة للطي بحجم ملعب كرة سلة إلى الفضاء". الفرق هو أن "هذه الأفيال تشع حرارة، والمظلة ليست موجودة لحجب الشمس، بل لتبديد الحرارة إلى الفضاء".

ربما استلهمت ناسا فكرة مشروع الانشطار السطحي، الذي بدأ عام ٢٠٢٠ بهدف بناء مفاعل بقدرة ٤٠ كيلوواط يُمكن نشره ذاتيًا على سطح القمر. وبينما لم يتضح بعد أي شركة ستفوز بعقد بناء المفاعل بقدرة ١٠٠ كيلوواط، فقد استقطبت نسخة الـ ٤٠ كيلوواط مشاركة العديد من الشركات، بما في ذلك Aerojet Rocketdyne وBoeing وLockheed Martin. كما تشمل هذه الشركات شركات الطاقة النووية BWXT وWestinghouse وX-Energy وشركة Creare الهندسية، وشركتي تكنولوجيا الفضاء Intuitive Machines وMaxar.

في مشروع الـ 40 كيلوواط، لم تُحقق الشركات المشاركة بعدُ الحد الأقصى للكتلة المطلوب وهو 6 أطنان. مع ذلك، تفترض توجيهات دافي الجديدة أن المفاعل سيُنقل بواسطة سفينة إنزال ثقيلة قادرة على حمل ما يصل إلى 15 طنًا من البضائع.

يمكن نقل المفاعل بقدرة 100 كيلوواط، ووقود اليورانيوم، ونظام التبريد، ومكونات أخرى إلى القمر عبر عمليات إطلاق وهبوط متعددة. ويمكن وضع المحطة في فوهة نيزكية، أو حتى تحت سطح القمر لتجنب التلوث في حال وقوع حادث.

قال مهندس الفضاء كارلو جيوفاني فيرو من جامعة بوليتكنيك تورينو بإيطاليا لمجلة وايرد: "تشغيل فرن على القمر سيكون تحديًا تقنيًا. فبما أن القمر لا يحتوي على غلاف جوي، فلا يمكن الاعتماد على تيارات الهواء كما هو الحال على الأرض لتبديد الحرارة".

بالإضافة إلى ذلك، ستؤثر جاذبية القمر، التي لا تتجاوز سدس جاذبية الأرض، على ديناميكيات السوائل وانتقال الحرارة، بينما قد يتداخل الغبار والحطام الذي يغطي سطح القمر مع أنظمة التبريد ومكونات أخرى. وقال إن خطة ناسا قابلة للتنفيذ، لكنها لا تزال طموحة للغاية.

المخاطر والفوائد

تتطلب جميع التقنيات النووية لوائح سلامة صارمة. وتزداد هذه المتطلبات بالنسبة للأنظمة التي تُطلق خارج الأرض وتهبط في بيئة فضائية.

يرى الخبراء أن الخيار الأمثل ليس إيجاد حلول لكل مشكلة محتملة. بل علينا أن نتناول مسألة إمكانية تجنب المشكلة منذ مرحلة التصميم.

يجب أن يفي نشر مفاعل نووي على القمر، سواءً من قِبل ناسا أو الصين أو أي جهة أخرى، بمعايير عالية في كل مرحلة. على سبيل المثال، يُرجَّح أن يُغلَّف وقود اليورانيوم بطبقة واقية صلبة لمنع التسرب في حال تعطل صاروخ الدفع.

بالإضافة إلى استراتيجيات السلامة المتينة، سيُرسي السباق نحو وضع الطاقة النووية على القمر سوابق جديدة في قوانين وسياسات الفضاء. ومن المرجح أن تُنشئ أي دولة أو منظمة تصل إلى هناك أولاً "مناطق محظورة" لأسباب تتعلق بالسلامة والأمن. ويمكن أن تبلغ مساحة هذه المناطق عدة كيلومترات مربعة، مما يمنع المنافسين من الاقتراب منها.

لطالما كان استخدام الطاقة النووية في الفضاء حلمًا راود أجيالًا. لكن الخبراء يعتقدون الآن أن وقته قد حان. فإذا أصبحت المفاعلات النووية شائعةً خارج الأرض، ستتعزز قدرة البشرية على استكشاف الفضاء واستغلاله بشكل كبير.

بهذه الطاقة، يُمكننا إنشاء بنية تحتية دائمة على سطح القمر والمريخ. يُمكننا تشغيل أنظمة استخراج الموارد للحصول على الأكسجين والماء والوقود اللازم لسكن البشر، ليس فقط للبقاء على قيد الحياة، بل للعيش براحة أيضًا،" قال لال. "يمكننا إجراء أبحاث علمية على نطاق واسع، دون الحاجة إلى تقليص حجم أجهزتنا لتوفير الطاقة، من الرادار إلى مقياس الزلازل. هذا هو الأساس لفتح آفاق النظام الشمسي. وهذا ما يُثير حماسي حقًا."

أول دولة تنجح في وضع مفاعل نووي على سطح القمر سيكون لها تأثير كبير في تشكيل المستقبل، وجميع المنافسين المحتملين يتسارعون. لذا، فإن سباق الفضاء الجديد لا يتمحور حول من يصل إلى القمر أولاً، بل حول من يستطيع البقاء لفترة أطول.

(فيتنام+)

المصدر: https://www.vietnamplus.vn/vi-sao-my-muon-xay-dung-lo-phan-ung-hat-nhan-tren-mat-trang-post1053975.vnp