우주 정거장의 미래를 살펴보면 NASA와 다른 우주 기관은 특정 기술 요구 사항을 충족해야한다는 것이 분명합니다. 차세대 발사체와 우주 캡슐이 필요할뿐만 아니라 SLS 과 오리온 우주선, 그러나 달, 화성 및 태양계의 다른 위치에 대한 장기 임무를 수행하려면 새로운 형태의 에너지 생산이 필요합니다.
이러한 문제를 해결하는 한 가지 가능성은 로봇 임무, 기지 및 탐사 임무에 동력을 공급할 수있는 가벼운 핵분열 동력 시스템 인 킬로 파워입니다. NASA는 에너지 국의 NNSA (National Nuclear Security Administration)와 협력하여 최근 달, 화성 및 그 이후의 장기 승무원 임무를 수행 할 수있는 새로운 원자로 전력 시스템을 성공적으로 시연했습니다.
KRUSTY (스털링 기술) 실험을 사용한 킬로 파워 리액터 (Kilopower Reactor)로 알려진이 기술은 5 월 2 일 수요일 NASA의 Glenn Research Center에서 열린 최근 기자 회견에서 발표되었습니다. NASA에 따르면이 전력 시스템은 최대 10 킬로와트의 전력을 생산할 수 있습니다. 10 년 동안 여러 세대에 걸쳐 지속적으로 충분한 전력을 공급하거나 달 또는 화성에있는 전초 기지입니다.
NASA의 STMD (Space Technology Mission Directorate) 담당 준 관리자 Jim Reuter는 최근 NASA 보도 자료에서 다음과 같이 설명했습니다.
“안전하고 효율적이며 풍부한 에너지는 미래의 로봇 및 인간 탐사의 핵심입니다. Kilopower 프로젝트는 달과 화성 전력 아키텍처가 진화함에 따라 필수적인 부분이 될 것으로 기대합니다.”
프로토 타입 전원 시스템은 소형 고체 우라늄 -235 원자로 코어와 수동 나트륨 히트 파이프를 사용하여 원자로 열을 고효율 스털링 엔진으로 전달하여 열을 전기로 변환합니다. 이 전력 시스템은 달과 같은 위치에 이상적입니다. 달의 밤은 지구상에서 14 일에 해당하기 때문에 태양열 어레이를 사용한 전력 생성이 어려운 곳입니다.
또한, 달 탐사에 대한 많은 계획은 영구적으로 음영 처리 된 극지방이나 안정적인 지하 용암 튜브에 전초 기지를 짓는 것을 포함합니다. 화성에서 햇빛은 더 풍부하지만 지구의 일주기와 날씨 (먼지 폭풍 등)에 따라 달라질 수 있습니다. 따라서이 기술은 햇빛과 같은 간헐적 소스에 의존하지 않는 안정적인 전원 공급을 보장 할 수 있습니다. Glenn의 Kilopower 수석 엔지니어 인 Marc Gibson은 다음과 같이 말했습니다.
“Kilopower는 우리에게 훨씬 더 높은 전력 임무를 수행하고 그림자가있는 달의 분화구를 탐험 할 수있는 능력을 제공합니다. 우리가 달과 다른 행성에 오래 머무르기 위해 우주 비행사를 보내기 시작하면 이전에는 필요하지 않은 새로운 종류의 힘이 필요합니다.”
킬로 파워 실험은 2017 년 11 월과 3 월 사이에 NNSA의 네바다 국가 안보 사이트 (NNSS)에서 수행되었습니다.이 시스템은 핵분열을 통해 전기를 생산할 수 있음을 보여주는 것 외에도 안정적이고 안전한 것으로 나타났습니다. 어떤 환경에서도. 이러한 이유로 킬로 파워 팀은 4 단계로 실험을 수행합니다.
전원없이 수행 된 처음 두 단계는 시스템의 각 구성 요소가 올바르게 작동 함을 확인했습니다. 3 단계에서는 팀이 28 시간의 전체 전력 테스트 실행으로 구성된 4 단계로 넘어 가기 전에 코어를 천천히 가열하는 전력을 증가 시켰습니다. 이 단계는 원자로 기동, 최대 전력 상승, 안정적인 작동 및 정지를 포함한 미션의 모든 단계를 시뮬레이션했습니다.
실험 전반에 걸쳐 팀은 다양한 시스템 오류를 시뮬레이션하여 시스템이 계속 작동하는지 확인했습니다. 여기에는 전력 감소, 엔진 고장 및 히트 파이프 고장이 포함됩니다. 전체적으로 KRUSTY 발전기는 전기를 계속 공급하여 우주 탐사가 발생하는 모든 것을 견딜 수 있음을 입증했습니다. 깁슨이 지적했듯이 :
“우리는 시스템의 속도를 향상 시켰습니다. 우리는 리액터를 매우 잘 이해하고 있으며이 테스트는 시스템이 작동하도록 설계된 방식으로 작동한다는 것을 증명했습니다. 어떤 환경에 노출 되더라도 원자로는 매우 잘 작동합니다.”
Kilopower 프로젝트는 NASA의 게임 변경 개발 (GCD) 프로그램의 일부로 계속 유지 될 것입니다. NASA의 우주 기술 선교국 (STMD)의 일환으로이 프로그램의 목표는 우주 기관의 미래 우주 임무를위한 완전히 새로운 접근법으로 이어질 수있는 우주 기술을 발전시키는 것입니다. 결국이 팀은 2020 년까지 TDM (Technology Demonstration Mission) 프로그램으로 전환하기를 희망합니다.
모든 것이 잘 진행된다면, KRUSTY 원자로는 달과 화성에 영구적 인 전초 기지를 허용 할 수 있습니다. 또한 ISRU (In-situ Resource Utilization)를 사용하여 현지 수 빙원에서 히드라진 연료를 생산하고 현지 반석에서 건축 자재를 생산하는 임무를 지원할 수 있습니다.
기본적으로 로봇 임무가 달에 3D 인쇄 기지에서 현지 regolith로 설치되고 우주 비행사가 연구 및 실험을 위해 달을 정기적으로 여행하기 시작하면 (오늘 국제 우주 정거장에서와 같이) KRUSTY 원자로가 될 수 있습니다. 그들에게 필요한 모든 힘을 제공합니다. 수십 년 동안 화성과 심지어 외부 태양계의 위치에서도 마찬가지입니다.
이 원자로 시스템은 또한 핵 열 또는 핵 전기 추진에 의존하는 로켓의 길을 열어서 지구를 넘어 더 빠르고 비용 효율적인 임무를 수행 할 수 있습니다!
NASA 360의 도움을 받아 GCD 프로그램의 비디오를 즐기십시오.
