Agentura NASA nyní dokončuje úvodní fázi svého projektu Fission Surface Power, který se zaměřuje na vývoj návrhových konceptů malého štěpného jaderného reaktoru, který by vyráběl elektřinu a dal by se využít v rámci demonstrační mise na Měsíc. Jeho vývoj by zároveň podpořil budoucí návrhy podobných zařízení pro Mars. NASA v roce 2022 udělila tři kontrakty za 5 milionů dolarů, přičemž každý komerční partner dostal za úkol vypracovat prvotní návrh, který obsahuje reaktor, systém pro konverzi energie, systém pro hospodaření s teplem, systém pro správu elektrického výstupu a distribuční systémy. Komerční partneři měli také odhadnout ceny svých projektů, vypracovat časový harmonogram, který by vedl k systému schopnému podporovat po dobu nejméně deseti let lidskou přítomnost na Měsíci.
„Demonstrace jaderného zdroje na Měsíci je nezbytná, abychom dokázali, že jde o bezpečné, čisté a spolehlivé řešení,“ uvedla Trudy Kortes, programová ředitelka oddělení technologických demonstračních misí, které spadá pod ředitelství kosmických technologických misí v centrále NASA ve Washingtonu a dodává: „Lunární noc je z technologického hlediska výzvou. Zdroj energie jako je jaderný reaktor, který funguje bez ohledu na osvětlení Sluncem, představuje technologii, která umožní dlouhodobé průzkumné a vědecké snahy na Měsíci.“ Zatímco fotovoltaické systémy mají na Měsíci svá omezení, štěpný reaktor by mohl být umístěn v trvale zastíněných oblastech (kde se může nacházet vodní led) a vyrábět energii nepřetržitě během lunárních nocí, které trvají zhruba 14 pozemských dní.
Zdroj: https://www.nasa.gov/
NASA vypracovala požadavky, které musí tento počáteční reaktor splňovat. Požadavkem je, aby návrhy byly otevřené a flexibilní, dále aby si komerční partneři zachovali možnost přicházet s kreativním přístupem k technickému zhodnocení. „Přístupy byly velmi různorodé a všechny se od sebe navzájem lišily,“ hodnotí Lindsay Kaldon, manažerka projektu Fission Surface Power z Glenn Research Center v Clevelandu a dodává: „Záměrně jsme jim nedávali moc požadavků, protože jsme chtěli, aby uvažovali nekonvenčně.“ Některá omezení tu však samozřejmě byla. NASA třeba specifikovala, že reaktor by měl vážit maximálně 6 tun a vyrábět 40 kW elektrické energie. To by zajistilo dostatek energie pro účely demonstrace a další energii pro provoz lunárních obytných modulů, roverů, záložních sítí nebo vědeckých experimentů. V USA může 40 kW v průměru postačovat pro napájení 33 domácností.
Agentura NASA také stanovila cíl, aby byl tento reaktor schopen fungovat deset let bez lidského zásahu, což má být klíčem k jeho úspěchu. Bezpečnost, zejména spojená s radiačním stíněním, představuje další důležitý aspekt celého designu. Kromě stanovených požadavků partneři přišli s vizemi, jak bude možné reaktor dálkově zapínat a ovládat. Podařilo se identifikovat možné druhy poruch a experti zvažovali různé typy paliv a konfigurací. Spolupráce firem s jadernými zkušenostmi ze Země se společnostmi s odbornými znalostmi v oboru kosmonautiky umožnila zpracovat širokou škálu nápadů.
Zdroj: https://www.nasa.gov/
NASA plánuje prodloužit tři kontrakty z první fáze, aby získala více informací, než začne druhá fáze. V jejím rámci už budou průmyslové firmy požádány o návrh konečného reaktoru, který bude demonstračně otestován na Měsíci. Tyto dodatečné poznatky mají agentuře pomoci stanovit požadavky pro zmíněnou druhou fázi, vysvětlila Lindsay Kaldon a dodala: „Od všech tří partnerů dostáváme mnoho informací. Budeme potřebovat nějaký čas na to, abychom je všechny zpracovali. Pak uvidíme, co bude v souvislosti s druhou fází dávat smysl. Z první fáze se pokusíme přenést to nejlepší, abychom stanovili požadavky na návrh systému s nižším rizikem pro další postup.“
Otevření druhé fáze se nyní předpokládá na rok 2025. Po druhé fázi by se mělo s doručením reaktoru na startovní rampu počítat počátkem 30. let. Na Měsíci pak reaktor čeká jeden rok trvající demonstrační fáze, po které bude následovat devět let operačního provozu. Pokud vše půjde správně, mohl by být návrh reaktoru upraven pro potenciální použití na Marsu. Kromě příprav na druhou fázi agentura NASA nedávno zadala společnostem Rolls Royce North American Technologies, Brayton Energy a General Electric zakázky na vývoj Braytonových převodníků energie. Tepelná energie vytvořená jaderným štěpením musí být převedena na elektřinu. Braytonovy konvertory to řeší využitím rozdílů tepla k otáčení turbín uvnitř konvertorů. Momentálně Braytonovy konvertory však nejsou moc hospodárné, protože docela plýtvají velkým množstvím tepla. Proto NASA vyzvala společnosti, aby tyto systémy zefektivnily.
Přeloženo z:
https://www.nasa.gov/
Zdroje obrázků:
https://www.nasa.gov/wp-content/uploads/2024/01/fsp-overview-image-examples-crop-1.png
https://www.nasa.gov/…/ps-03418-fsps-lunar-surface-w-generic-atom-cropped-horizontal.jpg
https://www.nasa.gov/sites/default/files/thumbnails/image/kpmdm_baseline_00013.jpg
Tohle bude podle mě jeden z projektů kategorie „opener“, tj. jeho úspěch otevře příležitosti pro celou škálu dalších, nebo spíš pro celý obor. Energie je prostě základ a spolehlivá obzvlášť. Je skvělé, že už teď to směřují k prakticky použitelným návrhům – byť jsou zatím na začátku.
Detailů bude ještě hodně k vyřešení, to je jasné. Třeba efektivita získávání elektřiny z jádra je podle mě zoufale nízká i tady na Zemi, připomíná mi éru parních strojů a jejich spotřeby. Každý pokrok je vítaný. Ale na druhou stranu, na Měsíci, kde v noci každé zbytkové teplo využít lze rovnou, bez konverze?
Ale ony to jsou parní stroje, jen písty jsme nahradili turbínou a dostali jsme se někam k hranici 50%.
Asi to chtějí mít jako nezávislé moduly kus od sebe i od všeho ostatního. Odvést potom dráty s elektřinou asi nebude problém, nějaký horkovod už by byl těžší úkol.
Hezké by bylo, kdyby se povedlo na elektřinu konvertovat bez tepelného stroje. Ale to jsem zatím zahlédl jenom u fúzního konceptu Helion energy (chtějí získávat energii přímo z expandujícího plazmatu pomocí indukce), což se tady použít nedá.
Horkovod, dostatečně dlouhý a izolovaný i pro měsíční noc, s tím omezením na množství přivezeného materiálu, je samozřejmě velká výzva. Ale možná ne nemožná – jaké je střídání teplot třeba metr pod povrchem? A druhá možnost jsou stroje. Lidé budou chtít být daleko, ale stroje nemusejí. A konstrukce pro provoz přes měsíční noc jsou nejen extrémně náročné i dnes, mají spoustu omezení a ještě jsou strašně těžké. To by odpadlo u reaktoru…
Stejně je zvláštní, jak tiše, jako veřejné tajemství, všichni přešli v uvažování o Měsíci z principu „nenarušit přirozené prostředí“ do až kolonizacního uvažování. Mám před očima rovnou hladkou plochu a na ní kopule až k obzoru, přistávací plochy, dálnice, elektrárny a mezi tím vším jeden malý kráter s cedulkou „přírodní rezervace“.
Na to si jednoduše odpovíte. Soutěž o moc. Ne soutěž o to, kdo bude víc zelený, modrý, zásadový. To dnešní kouzelné slovíčko je „Čína“.
Proč dělat z nějaké koule kamení a prachu „přírodní rezervaci“?
Vesmír je tu pro lidstvo, aby jej prozkoumalo a osídlilo.
Jsem rad, ze autor prepocital vykon 40 kW na spotrebu domacnosti. Jeden by jinak skoro nevedel co si pod tim predstavit.
Chápu ironii. To, že daná hodnota dává některým čtenářům smysl, neznamená, že je tomu tak u všech. Proto NASA píše texty pro obě skupiny.
Mame tady mezinarodne standardizovane jednotky, exaktne definovane (SI), tak aby je mohli pouzivat vsichni stejnym zpusobem. Tyto zakladni jednotky se vyucuji v CR uz na zakladni skole. Jejich neznalost je na podobne urovni jako byt uplny nevzdelany analfabet.
Rici, ze nekomu vyhovuji nejake obskurni prepocty na spotreby domacnosti, protoze jine jednotky nezna, je na podobne urovni, jako obhajovat, abychom na sebe prestali mluvit a zacali pro dorozumivani na sebe hykat.
Je zde zásadní rozdíl. Zatímco s metry, sekundami, či litry lidé přicházejí běžně do styku, jiné jednotky, byť patří také mezi „mezinarodne standardizovane jednotky, exaktne definovane (SI)“, nacházejí uplatnění pouze u relativně malé části populace, která je potřebuje k výkonu svého povolání, případně při jiných příležitostech (koníčky apod.). Stále však platí, že tyto jednotky k něčemu potřebuje jen malá část lidí. U většiny lidí pak tyto jednotky skončí v části mozku vedle procesu dělení buněčného jádra, vodíkových můstků, pádu Bastily nebo Vietových vzorců. Lidé vědí, že se to ve škole kdysi učili, ten název znají, ale na bližší detaily si nevzpomenou. Proto je v popularizačních textech naprosto nezbytné podávat této většině pomocnou ruku a k něčemu (pro ně) nesrozumitelný údaj přirovnat.
Naopak Vámi zmíněnou řeč využívají všichni lidé a tudíž tohle přirovnání kulhá na obě nohy.
Já se přiznám, že mě se tato srovnání taky nelíbí především z toho důvodu, že většinou nedávají žádný smysl. Určitě nechceme mít hloupé lidi po americkém vzoru, kde se vše „přepočítává“ na stadiony, bazény, sochy svobody, školní autobusy atp.
Navíc ruku na srdce, opravdu někdo netuší o čem je kW, když elektřinu snad používá úplně každý? Už tak dělá naše školství maximum pro to, aby děti neučilo myslet a používat mozek na něco jiného, než jen jako záznamník informací se kterými však neumí pracovat. Čest výjimkám.
Jak jsme psal, je velký rozdíl mezi přepočítáváním délek, objemů a dalších běžně používaných veličin a třeba kW, pod kterými si fakt většina populace máloco představí správně. Proto je přirovnání namístě.
P.S. Myšlenka, že kW zná každý, protože elektřinu používá každý, není tak úplně správná. Dám Vám malý příklad. Spousta lidí také jezdí tramvají a přesto si myslím, že většina lidí v ní nezná technickou podstatu toho, proč se pohybuje. On je totiž rozdíl mezi praktickým používáním a pochopením technického principu.
Jsem určitě pro uvádění „laických“ jednotek spolu s jednotkami SI v případě, že nejde o snadno představitelnou věc. Ale přiznávám se, že konkrétně se spotřebou domácností mám větší problém než s těmi kilowatty. 1,2 kW na domácnost (a zvlášť americkou) se mi totiž zdálo hrozně málo, protože to snadno překročí i jedna rychlovarná konvice. Ono to samozřejmě v průměru vychází, ale průměry jsou hrozně ošidné, když se do toho započítává i doba, kdy nikdo není doma. Laik si pak může představit, že 40 kW generátor bude stačit pro napájení těch 33 domácností, ale to bohužel ani zdaleka není pravda (pokud se k němu nepřidá opravdu velký akumulátor).
Samozřejmě asi každé přirovnání funguje jen tak napůl a vždycky se najdou nějaké situace, ve kterých to zrovna nevychází. Ale úkolem přirovnání není najít naprosto dokonalý analog, ale něco, co v daném ohledu dostatečně blízce něco připomíná.
Vojta
úplne súhlasím s tým, že ,,spotreba domácnosti“ je strašne zavádzajúca, keby to robili aspoň pre rodinné domy a byty osobytne, napríklad dedo na dedine používal pravidelne motor o výkone 8KW+mrazničky, práčky, kúrenie…, zatiaľ čo sestra v byte 10W led žiarovku a cca50W nabíjačky a nekuria ani v zime 😀 takže dedo si pomyslí aký slabý zdroj a sestra, že na čo toľko energie 😀
Keď už sme ,,vo vesmíre“ pre porovnanie by bolo skvelé dať koľko má spotrebu ISS,to by sme sa vedeli viac orientovať, predsa len, tie domácnosti sa vo vesmírne nenachádzajú 😀
Proto se bere průměrná domácnost. 😉 A myslím si, že spotřeba ISS by běžným čtenářům zamotala hlavu víc než ty kW. 😀
Pri tej spotrebe energie prirovnanej ku ISS, nejakej vesmírnej sonde, alebo lodi by si to aspoň podľa mňa vedeli prirovnať lepšie, predsa len, síce ja ako elektrikár viem koľko to je energie, ale koľko treba na pobyt ,,vo vesmíre“ pre posádku netuším, ak by bol nejaký pomer napríklad 1:3 oproti ISS, tak by som sa zhruba vedel orientovať 😀 o presné čísla predsa len nejde
Ad MOZE: Vlastně to je opravdu zhruba 1/3 výkonu solárních panelů ISS (128 kW). Překvapilo mě, že kapacita akumulátorů je docela malá (průměrná americká domácnost by s nimi nevydržela ani den 😉 ). Je to pochopitelné, když je ve stínu vždy jen méně než hodinu během každého oběhu.
Ale souhlasím s josr dole, že u převzatých a přeložených článků není třeba takové věci složitě přepočítávat. NASA píše pro amíky a musíme se s tím smířit.
I v ČR je mnoho lidí, kterým kW opravdu nic neříkají. Jsme popularizační web a tvoříme pro všechny. 😉
Autor neudělal žádný přepočet, jen přeložil originál text
https://www.nasa.gov/tdm/fission-surface-power/
Mne sa zdá, že keď to je tepelne neúčinné, tak vyžiarené teplo treba využiť. Napríklad pod modul na prácu alebo spanie :).
Logicky by bola škoda neohrievať obytný či pracovný priestor s elektronikou. Ostane tak viac elektriny na iné veci, či?!