„Az új űrversenynek nem az a lényege, hogy ki ér el elsőként a Holdra. Hanem az, hogy ki maradhat ott”
– mondta Carlo Giovanni Ferro, a Torinói Műszaki Egyetem űrtechnológiai mérnök-kutatója. Úgy látja, hogy az első ország, ami tartós infrastruktúrát épít ki, az tudja majd megszabni a többi holdi tevékenységet, és nagy területeket tarthat az irányítása alatt. Na de miért akarna bárki irányítást szerezni a Hold felett?
Az emberiség már egy ideje olyan dobbantóként tekint a Holdra, ahonnan olcsóbban lehet további missziókat indítani az űrbe – például eljutni a Marsra –, ezért érdemes minél előbb gyarmatosítani. A nem is olyan távoli jövőre datált letelepüléshez pedig sok minden más mellett rengeteg energiára is szükség lesz, és ezt leginkább a Holdra épített atomerőművek tudnák előállítani.
Egy reaktor biztonságos megépítéséhez viszont még sok technológiai paramétert tisztázni kell, és akkor még nem is beszéltünk a Hold meghódítása körüli külpolitikai vagy inkább asztropolitikai játszmákról: más kisebb szereplők mellett Oroszország, Kína és az Egyesült Államok is a befolyási övezetének szeretné tudni a Holdat, ami ezért a 21. századi űrverseny egyik legforróbb pontja.
Jó ötlet, de hogy lehet megvalósítani?
Az ember holdfoglalásához biztosan szükség lesz vízre, táplálékra, oxigénre és az ezek előállításában is nagy szerepet játszó energiára. Az energiaforrások közül viszont alig valami jöhet szóba. A Nap a Holdat is megvilágítja, csak éppen az a baj, hogy egy holdi nap négy földi hétnek felel meg, két hét világosság után két hét sötétség következik, amire kiszámítható napelemes termelést nem lehet építeni.
„Még egy kisebb legénység befogadására alkalmas szerény holdi élőhely megépítése is megawattos nagyságrendű energiatermelést igényelne. A napelemek és az akkumulátorok önmagukban nem tudják megbízhatóan kielégíteni ezeket az igényeket. Az atomenergia nemcsak kívánatos, hanem elkerülhetetlen is” – mondta a BBC-nek Sungwoo Lim, a Surrey-i Egyetem űralkalmazások, -kutatás és -műszerezés tanszékének vezető előadója.
Még egy dolog van, ami az atomenergia mellett szól. Az űrbe juttatás költségei a tömeggel arányosan nőnek, és a hasadó urán nagy energiasűrűsége miatt spórolni lehet vele a terheken.
A NASA megbízott vezetője, Sean Duffy augusztusban utasította arra az amerikai űrügynökséget, hogy 2030-ig telepítsen a Holdra egy kis teljesítményű, 100 kilowattos atomreaktort. Az amerikaiak azután jelentették be ezt a projektet, hogy májusban az oroszok és a kínaiak nyilvánosságra hozták a tervüket: 2035-re automata nukleáris erőművet telepítenek. Kutatók szerint nem lehetetlen a dolog, ha van elég pénz rá, és sok rakétát tudnak indítani a Holdra.
Technológiai kérdéseket azért még így is tisztázni kell. A földi atomerőművek mindig víz közelébe épülnek, hogy nagy mennyiségben álljon rendelkezésre az atomreaktormagokhoz szükséges hűtőközeg. A Holdon nincs víz, sem levegő, ami felvenné a párolgásból eredő hőt, így annak elvezetésére nagy radiátorpaneleket kell legyártani, ami növeli a költségeket és az atomerőmű kiterjedését is.
A Holdon nagyon nagy a hőingadozás, közel mínusz kétszáz fokos hideg is lehet, míg a holdnappalokon százhúsz fok feletti a hőmérséklet. Ezért a Holdra telepített reaktorokhoz erős szigetelőrendszereket kell használni. A kisebb gravitáció – a földinek nagyjából a hatoda – miatt pedig a reaktor hűtőfolyadékának dinamikája is megváltozik. A Hold felszínét borító por és az apró kövekből összeálló regolit is gondot okozhat a működésben, ez a ragadós és elektrosztatikus anyag hűtőket és más alkatrészeket károsíthat. Emellett, feltételezve, hogy a Holdon emberek is tartózkodnak majd, sugárpajzsokra is szükség lesz, hogy a radioaktivitás ne pusztítsa el a telepeseket.
Oda is kéne juttatni, lehetőleg atomkatasztrófa nélkül
Kevin Au, a Lockheed Martin holdkutatási alelnöke szerint a nagyobb teljesítményű reaktorok megépítéséhez szükséges legnagyobb megoldandó feladat olyan anyagok kifejlesztése lenne, amik magasabb hőmérsékleten is ellenállnak, és felhasználhatók a hő villamos energiává alakításához.
A NASA 2022-ben ötmillió dollárért három céggel is szerződést kötött, hogy tervezzenek reaktorokat. Akkor még csak egy 40 kilowattos energiatermelő rendszerben gondolkodtak, ami az űrügynökség számításai szerint tíz éven át el tudna látni harminc háztartást. A Lockheed Martin, a Westinghouse és az Intuitive Machines az X-energyvel közösen készített tanulmányokat, de egyikük sem tudta teljesíteni a NASA paramétereit, a reaktorjaik tömege túllépte a hat tonnát. A tervezők szerint a realitás inkább kilenc-tíz tonna körül lenne, egy 100 kilowattos erőmű pedig ennél is nagyobb tömegű lenne a sugárzás ellen védelmet nyújtó berendezések és a hőt villamos energiává alakító eszközök miatt.
2018-ban már készült egy minireaktor, ami nagyjából egy háztartásnak elegendő energiát tudott előállítani. Ezt legalább százszorosára kéne növelni, hogy értelmezhető nagyságú energiaforrás legyen egy holdi állomáson. Így, hogy nem a nulláról indulnak a mérnökök, erre van is esély.
Egyszerű nukleáris generátorokat most is használnak az űrkutatásban, csak éppen annyi energiát, néhány száz wattot állítanak elő a marsjárókban és az űrszondákban, amikkel egy kenyérpirítót lehet működtetni. A Voyager–1 és Voyager–2 űrszondák az 1977-es felbocsátásuk óta még mindig működnek, a plutónium radioaktív bomlásának hőjét felhasználva energiaforrásként. A plutónium hője kezdetben 470 wattot termelt. Az azóta eltelt évtizedek során a szondák teljesítménye körülbelül 225 wattra csökkent.
Egyszerű megoldásnak tűnne, hogy egy kisreaktort a Földön gyártsanak le, és ha több elemből is, de szállítás után a Holdon állítsák össze. A SpaceX-nek, a Blue Originnek vagy a United Launch Alliance-nek még lehetnek is olyan rakétáik, amik alkalmasak ilyen típusú szállításra. A nehézséget nem is ez jelenteni, hanem olyan leszállóegység megtervezése és megépítése, ami képes puhán landolni és letenni a reaktort a Hold felszínére.
Mivel a Holdnak gyakorlatilag nincs légköre, egy leszállóegységnek szüksége lesz propulziós rendszerre is a süllyedés lassításához, és kifinomult irányítórendszerre. A NASA elképzelései szerint olyan leszállóegységet kell építeni, ami akár 15 tonna terhet is képes a felszínre juttatni. Ekkora tömegekkel viszont nem dolgozott még senki – viszonyításképpen, a texasi Firefly Aerospace az év elején körülbelül egytized tonnányi terhet vitt a Holdra. Egy 100 kilowattos reaktor, az urán, a hűtőberendezések és egyéb alkatrészek több indítással és leszállással szállíthatók.
Az erőmű a Hold felszíne alatt vagy akár egy kráterben is lehet, amivel csökkenthető egy esetleges baleset utáni szennyeződés. A kutatókat és a laikusokat az is foglalkoztatja, hogy mi történne akkor, ha esetleg még útközben felrobbanna a reaktor. Milyen messzire szóródhatna szét akkor a hasadóanyag? John Kennedy, az X-energy reaktorfejlesztő cég igazgatója szerint ez azért nem jelentene problémát, mert egy reaktor nem működhet felszálláskor, blokkolnák azokat a mechanizmusokat, amik megindíthatnák a hasadási folyamatokat. A reaktort csak akkor lehetne bekapcsolni, ha már a Hold felszínén van, távolról be lehetne indítani, vagy a Holdon tartózkodó asztronauták is beindíthatják.
Az üzemanyagként szolgáló urán egészen addig alacsony kockázatú radioaktív forrás, míg be nem kapcsol a reaktor, ezért a szállítása biztonságosan kivitelezhetőnek tűnik. Ha valami oknál fogva az urán szétszóródna és a Földre kerülne, még akkor sem jelentene nagy veszélyt az emberekre. A radioaktív anyagok szállításában már van tapasztalata a NASA-nak, és szigorú indítási protokollt is kidolgozott hozzá. Korábbi küldetéseken például plutóniumot tartalmazó termoelektromos generátorokat is felküldött az űrbe, és ezek eléggé hasonlítanak egy nukleáris generátorhoz.
A Holdra költözik a geopolitika
Ha sikerülne is egy atomreaktort épségben letenni, még további kérdések adódnak. Milyen védőtávolságot, biztonsági zónát kell kijelölni körülötte? Lehet-e alkalmazni földi szabványokat? Felvetődnek geopolitikai kérdések is, ha például az Egyesült Államok mellett a kínaiak és az oroszok is megjelennek a reaktoraikkal vagy más létesítményeikkel, ki mondja meg, hogy egymástól milyen távolságra legyenek.
Sean Duffy szerint ezekben a helyzetekben a Hold békés célú felhasználására és kutatására vonatkozó Artemis-egyezmény lehet az irányadó, ami biztonsági zónákról is rendelkezik, ha valamelyik állam belekezd egy tevékenységbe. A baj ezzel csak az, hogy sem Kína, sem Oroszország nem csatlakozott ehhez az egyezményhez. Az 1967-es világűregyezménynek már a kínaiak és az oroszok is a tagjai, de az sem ad részletes iránymutatást ilyen helyzetekre, csak azt mondja ki, hogy senki sem sajátíthat ki területet a Holdon.
Duffy egyébként egyértelműen arra utalt, hogy szerinte az tudja majd meghatározni a játékszabályokat, aki először telepít atomerőművet, és a védőzónájából, ami egybeeshet stratégiailag fontos területekkel, kitessékelheti a többi nemzetet. „Az első ország, ami ezt teszi, potenciálisan tiltott zónát hirdethetne ki, ami jelentősen akadályozná az Egyesült Államokat abban, hogy a tervezett Artemis-jelenlétet létrehozza, hacsak nem ő van ott először” – mondta Duffy.
Az Artemis-programban a Hold déli pólusát jelölték ki olyan területnek, ahol állandó, emberek lakta bázist lehetne létrehozni. Ide igyekszik Kína és Oroszország is, mert ez a terület gazdag vízjégben és ásványkincsekben, amik segíthetik a letelepedést. A Hold meghódítását célzó Artemis-programról itt írtunk részletesen, az emberi holdbázishoz vezető kutatások állásáról pedig itt.
Tudósok némileg feszengve nézik az amerikai terveket, mert a mostani versengés a hidegháborús szovjet–amerikai űrversenyt juttatja eszükbe, és szerintük a politikailag motivált projektek sosem tesznek jót a tudománynak. Ezt a képet erősíti az is, hogy a Trump-adminisztráció erőteljesen megvágta a NASA költségvetését, ennek fényében furcsa az ambiciózus holdfoglalási terv.
Gyertyafény helyett áram
Mindenesetre ha bármelyik országnak sikerülne reaktort telepítenie, a kutatók szerint az egész Naprendszerre nézve fordulópontot jelentene. „Lehetővé tenné az űriparnak, hogy az űrrendszereket aszerint tervezze, amit tenni akarunk, ne pedig aszerint, amennyit a kis mennyiségű energia megenged nekünk. Ez olyan ugrás, mint amikor a földi társadalmak a gyertyafényről áttértek az áramhálózatokra” – mondta Bhavya Lal, aki korábban a NASA technológiai, politikai és stratégiai társigazgatójaként, valamint megbízott főtechnológusként dolgozott.
Ha van elég energia, és biztosítható vele az oxigén- és vízelőállítás a holdi bázisoknak, akkor arra már akár bányászatot is lehet alapozni, kitermelhetők a Hold ritkaföldfémei, ami aztán a földi ellátásláncokat is átírhatja vagy éppen megerősítheti. Lal szintén felhívta a figyelmet arra, hogy az űrkutatás is forradalmi változásokon mehet át. Nem kell már miniatürizálniuk a műszereket csak azért, hogy ne fogyasszanak túl sok energiát, ami számos új tudományos eredményhez vezethet.
Más szakértők szerint még nincs is itt az ideje, hogy holdi atomreaktorokat tervezgessünk, mert egyelőre az is akadályba ütközik, hogy újra emberek lépjenek a Holdra. Az ezt célzó amerikai Artemis III-program is rendre késedelmet szenved. „Ha van atomenergia egy bázishoz, de nincs mód embereket és felszerelést odajuttatni, akkor nincs sok értelme. A tervek jelenleg nem tűnnek túlságosan egymásra épülőnek” – mondta Simeon Barber, az Open University bolygótudományi szakértője.
(Felhasznált források: New York Times | BBC | Wired | Wall Street Journal | IEEE Spectrum)
