Centrali nucleari sulla Luna

L’utilizzo dell’energia nucleare sulla Terra ha sempre creato dibattiti e opposizioni, ma sembra che per gli altri corpi celesti siano invece tutti d’accordo: nucleare sì, senza dubbio. In particolare, per collocare sistemi di alimentazione sulla Luna, la riconsiderata meta per la prossima esplorazione e colonizzazione spaziale. Vi sono già progetti bene avviati sia da parte degli Stati Uniti, ma anche di Russia e Cina. Senza dimenticare che l’utilizzo di strumenti a energia nucleare sul nostro satellite naturale non sarebbe una novità assoluta: dal 1969 vi sono già cinque centraline alimentate con plutonio 238 (vedi il box). Ma adesso si pensa più in grande. Talmente in grande che qualcuno teme che queste centrali off-shore possano essere utilizzate anche per realizzare armi nucleari per le guerre spaziali (o terrestri). Ma per il momento ci atteniamo ai comunicati ufficiali.

UN REATTORE PER LE COLONIE LUNARI
Se si vorranno realizzare delle colonie stabili sulla superficie selenica, sarà necessario dotarle di potenti sistemi di produzione di energia. L’irraggiamento solare e i pannelli fotovoltaici che lo trasforma in energia elettrica resteranno fondamentali, ma la produzione di energia nucleare è destinata a esserlo altrettanto. In effetti, i pannelli solari non saranno sufficienti a rifornire le attività di ricerca sulla Luna. Le basi delle missioni Artemis saranno stabilite al Polo Sud lunare, all’interno di aree che sono sempre al buio, perché sono quelle dove si trovano i grandi depositi di ghiaccio d’acqua utili per le colonie lunari. Ma senza Sole non si ha neanche la sua energia e va ricordato che anche nelle zone illuminate del nostro satellite naturale si ha un’alternanza di circa 14 giorni terrestri di luce e di 14 giorni di notte. Secondo la Nasa, questi risultati saranno risolti grazie a reattori a fissione nucleare. L’agenzia spaziale statunitense sta valutando i dati raccolti dai suoi partner commerciali dopo un anno di ricerche su questa tecnologia. La prima fase del progetto per produrre energia nucleare sulla Luna è iniziata nel 2022, con lo studio di sistemi in grado di garantire una potenza di 40 kilowatt per 10 anni senza manutenzione umana. Questa fornitura, che sulla Terra sarebbe sufficiente per alimentare una trentina di abitazioni, sul nostro satellite farà funzionare tutti gli apparati scientifici e di esplorazione della Nasa. La data prevista per la consegna del primo reattore nucleare sulla rampa di lancio è l’inizio del 2030. La Nasa ha però concesso una certa flessibilità, permettendo alle aziende di presentare approcci creativi e diversi per la revisione tecnica. L’agenzia spaziale statunitense ha assegnato dei contratti a Rolls Royce North American Technologies, Brayton Energy e General Electric anche per lo sviluppo di convertitori di potenza efficienti, per trasformare l’energia termica prodotta dalla fissione nucleare in elettricità. Raggiungere la fissione nucleare nello spazio, comunque, non sarà un’impresa facile. È il motivo che ha spinto la Nasa a chiedere a tre aziende (Lockheed Martin, Westinghouse e IX, una joint venture tra Intuitive Machines e X-Energy) di proporre anche alternative praticabili. “La notte lunare è impegnativa dal punto di vista tecnico; quindi avere una fonte di energia come un reattore nucleare, che funziona in modo indipendente dal Sole, è un’opzione che consente l’esplorazione a lungo termine e le imprese scientifiche sulla Luna”, ha dichiarato Trudy Kortes, direttore del programma per le missioni di dimostrazione tecnologica allo Space Technology Mission Directorate della Nasa. La prossima fase del progetto inizierà nel 2025, con il lancio dell’appalto definitivo per la costruzione del reattore a fissione nucleare migliore e più sicuro possibile. Il reattore dovrà essere pronto nei primi anni del prossimo decennio. A quel punto, una nave spaziale cargo automatica lo posizionerà sulla Luna per un test di 12 mesi, al quale seguirà un periodo operativo di altri nove anni. Alla fine del ciclo di vita, verrà smantellato e il progetto sarà modificato sulla base dei risultati ottenuti. Entro il 2040 gli scienziati della Nasa dovranno aver acquisito abbastanza esperienza nel campo per cercare di portare questa tecnologia anche su Marte.

ASTRONAVI NUCLEARI PER MARTE
Le centrali nucleari lunari saranno importanti anche per alimentare i motori delle astronavi destinate a salpare verso il Pianeta rosso. Sulla Luna, il problema ambientale non sussiste come sulla Terra, e quindi l’idea sarebbe di rifornire direttamente sul nostro satellite i razzi a propulsione nucleare destinati a raggiungere Marte. Grazie a questa propulsione, la durata di un viaggio Luna-Marte, dagli 8-9 mesi richiesti dalla propulsione chimica, scenderebbe a soli 3-4 mesi. I progetti relativi sono già in fase avanzata ed è già previsto il lancio di una navicella dimostrativa a propulsione nucleare nel 2026. Frutto di una collaborazione tra la Nasa e la Darpa (Defense Advanced Research Projects Agency), è stata denominata Draco (Demonstration Rocket for Agile Cislunar Operations). I suoi motori pomperanno idrogeno criogenico nel nocciolo del reattore nucleare, dove avverrà la fissione dell’uranio. Il propellente si surriscalderà e si convertirà in un gas ad alta pressione che verrà incanalato in un ugello per produrre la spinta (vedi le Spacenews di Cosmo n. 43).

ANCHE RUSSIA E CINA
Jurij Borisov, numero uno dell’agenzia spaziale russa Roscosmos ed ex viceministro della Difesa, ha recentemente dichiarato che Russia e Cina stanno lavorando insieme per realizzare e installare una centrale nucleare sulla Luna tra il 2033 e il 2035, dove alimenterà i loro futuri insediamenti. “Questa è una sfida molto seria… dovrebbe essere fatta in modalità automatica, senza la presenza di esseri umani”, ha detto Borisov, che ha parlato anche dei piani russi per la costruzione di un’astronave cargo a propulsione nucleare: “Stiamo lavorando a un rimorchiatore spaziale. Si tratta di una struttura ciclopica, dotata di un reattore nucleare e di turbine ad alta potenza, che sarà in grado di trasportare grandi carichi da un’orbita all’altra, di raccogliere detriti spaziali e di svolgere molte altre applicazioni”. I funzionari russi hanno parlato in passato anche di piani ambiziosi per andare a scavare delle miniere sulla Luna, ma il programma spaziale russo ha subito una serie di battute d’arresto negli ultimi anni. La sua prima missione lunare dopo 47 anni è fallita l’anno scorso, quando la sonda Luna-25 è andata fuori controllo e si è schiantata. Mosca ha annunciato che presto lancerà nuove missioni, a partire da Luna-26; poi esaminerà la possibilità di una missione congiunta russo-cinese con equipaggio e quindi di una base sul nostro satellite. La Cina, com’è noto da tempo, è intenzionata a spedire il suo primo taikonauta sulla Luna entro il 2030.