Yeni nesil uzay yolculuğunu dönüştürmek için yarışan iki Seattle girişimi

“Nükleer enerji” ifadesi, ikonik “Demir Adam” filmlerinden büyük buharlı kulelerin veya Tony Stark’ın ark reaktörünün görüntülerini çağrıştırır. Ancak Seattle merkezli iki girişim, kısmen Savunma Bakanlığı’ndan satın alma sayesinde, bunu alıp taşımak için yeterince küçük nükleer teknolojiler tasarlıyor, yeni nesil uzay gemilerini besleyeceğini umuyorlar.

Seattle’daki Avalanche Energy ve Ultra Safe Nuclear Corporation, küçük ölçekli nükleer enerjiye yönelik iki farklı yaklaşımı daha da geliştirmek için Mayıs ayında Pentagon’un Savunma İnovasyon Birimi’nden açıklanmayan miktarlarda fon aldı.

Çığ, nükleer füzyonun sınırlarını zorlarken, Ultra Safe, Mars gezicilerine güç verenler gibi nükleer radyoizotop pillerde devrim yapmayı hedefliyor. Her iki şirketin de 2027 yılına kadar Pentagon’a işlevsel prototip uzay aracı teslim etmesi bekleniyor.

ABD Hava Kuvvetleri Binbaşı Ryan Weed, Savunma İnovasyon Birimi’nin nükleer tahrik ve güç programının program yöneticisi, “Nükleer ilginç bir alandır çünkü geleneksel olarak bu esas olarak hükümet alanında olmuştur,” dedi. Pentagon’un Silikon Vadisi’ndeki ileri karakolu olan birim, gelişmekte olan teknolojileri askeri kullanıma uyarlamak için yalnızca özel sektör şirketleriyle birlikte çalışıyor.

Altmış yıllık malzeme bilimi araştırmasından sonra, nükleer yakıtlar nispeten güvenlidir ve özel sektörde benimsenmektedir. İklim krizi aynı zamanda kamuoyunu nükleer yakıtın fosil yakıtların yerini alacak uygun bir alternatif olarak kabul etmeye doğru kaydırdı. Washington Üniversitesi’nde bir laboratuvarı yöneten füzyon araştırmacısı Chris Hansen, bilgisayar modellemesindeki büyük ilerlemelerin nükleer enerjinin ticari gelişimini daha uygun hale getirdiğini söyledi.

Washington eyaletinin, ABD için plütonyumun çoğunu üreten, II. Dünya Savaşı döneminden kalma Hanford sahasına kadar uzanan nükleer araştırmalarla ilişkisi vardır. Washington Üniversitesi Jackson Uluslararası Çalışmalar Okulu’nda öğretim görevlisi olan Scott Montgomery, şunları söyledi:

Bugün devlet, ticari nükleer girişimler için, özellikle küçük ölçekli nükleer füzyonu kırmaya çalışan şirketler için bir merkezdir. Uranyum gibi ağır radyoaktif metalleri parçalayarak enerji üreten fisyonun aksine, füzyon, iki küçük atom çekirdeği farklı bir elementin daha büyük çekirdeğini oluşturmak için çarpıştığında ve süreçte enerjiyi serbest bıraktığında meydana gelir.

Avalanche’ın kurucu ortağı Brian Riordan, füzyonu iki Velcro kaplı mıknatıs topunu birbirine yapıştırmaya çalışmak olarak görselleştirmeyi seviyor.

Riordan, “Velcro çok kısa bir mesafede hareket ediyor, ancak onları yeterince yakınlaştırabilseydiniz ve Velcro güçlü olsaydı yapışırlardı,” dedi.

Füzyon elde etmek zordur çünkü Velcro kaplı mıknatıslar gibi pozitif yüklü iyonlar doğal olarak birbirini iter. Küçük bir kapta paketlemek daha da zor. 35’ten fazla ülke güney Fransa’da Iter Tokamak reaktörünü inşa etmek için yıllar ve milyarlarca dolar harcadı. Makine 2025’e kadar açılmayacak ve en az 2035’e kadar ticari olarak uygun olmayacak.

Bu arada, Seattle girişimleri manşetlere çıkıyor.

Füzyonun önündeki en büyük mühendislik engeli, makinenin tükettiğinden daha fazla enerji üretmesini sağlamaktır, ancak Seattle merkezli Zap Energy geçen hafta, yıl içinde çalışan bir prototipe sahip olmayı beklediğini açıkladı. 2021’de Everett merkezli Helion Energy, tahmini tamamlanma tarihi 2028 olan Everett’teki ilk ticari nükleer füzyon reaktörünü inşa etmeye başlayacağını duyurdu.

Eski Blue Origin mühendisleri Riordan ve Robin Langtry tarafından ortaklaşa kurulan Avalanche, 2018’de füzyon yarışına girdi ve “Orbitron” adlı yeni bir beslenme çantası boyutunda füzyon reaktörünün patentini aldı.

Cihaz, bir vakum odasında mevcut iki aleti birleştirir – negatif yüklü bir katot etrafındaki küçük bir yörüngede pozitif yüklü iyonları kullanan bir “yörünge kapanı” ve bir elektron akışı oluşturan bir “magnetron”. Elektronları reaktöre sokmak, pozitif yükü nötralize eder ve daha fazla sayıda iyonun boşluğa girmesine izin verir ve bu küçük alana daha fazla iyonun paketlenmesi, füzyon şansını katlanarak artırır.

Ekip, ilk prototipi geliştiriyor ve Ağustos ayında daha büyük bir cihaza geçmeyi planlıyor. Ana mühendislik zorluğu, yüksek voltaj iletkenini istenen pakete sığacak şekilde minyatürleştirmek olacak, ancak yine de katoda yeterli enerjiyi sağlayarak iyonların birlikte kaynaşacak kadar hızlı yörüngede dönmesini sağlayacak.

Kullanıcılar çok daha fazla güç üretmek için birçok birimi bir araya getirebilse de, nihai ürün 5 ila 15 kilovat arasında üretmelidir. Savunma İnovasyon Birimi proje yöneticisi Weed, boyutun Orbitron’u uzay yolculuğuna elverişli kıldığını ve bunun Pentagon sözleşme seçim sürecinde Avalanche’ı diğerlerinden ayırdığını söyledi.

Avalanche, küçük ölçekli füzyonun kilidini açmaya çalışırken, Ultra Safe, EmberCore adında yeni ve geliştirilmiş bir “nükleer pil” geliştiriyor. Bu cihazlar esasen sıcak, radyoaktif kayalardır ve bozunurken sürekli olarak enerji açığa çıkarırlar.

Ultra Safe’in ileri teknolojiler bölümünün strateji direktörü Adam Schilffarth, “Sıcak kayayı sıcak kaya olarak kullanabilir veya bu ısıyı elektriğe dönüştürmek için güç dönüştürme teknolojisini etrafına sarabilirsiniz” dedi.

NASA, Mars’taki Merak gezicisine ve Voyager 1 ve 2 derin uzay sondalarına güç verenler gibi, radyoizotop piller için tarihsel olarak plütonyumu kullandı. Ancak plütonyum pahalı, nadir ve tehlikeli bir maddedir. Ultra Safe, geleneksel plütonyum sistemlerinden 10 kat daha fazla enerji üretecek şekilde ölçeklenebilen ve daha güvenli ve daha uygun maliyetli olan kobalt-60 ve tülyum gibi farklı izotopları araştırdı.

Piyasaya sunulan ilk EmberCore ürünü Ultra Safe, bir elma büyüklüğündedir. EmberCore projesinin baş mühendisi Chris Morrison, aya inenlerin 14 günlük bir ay gecesinde hayatta kalabilmeleri için “el ısıtıcısı” gibi çalıştığını söyledi. Pentagon’un son prototipi, küçük bir dosya dolabı boyutunda olacak.

Weed, EmberCore ve Orbitron’un uzay aracının daha uzağa seyahat etmesine ve güneş panellerine olan bağımlılığı ortadan kaldırmasına izin verebileceğini söyledi. Bu kadar büyük güç kapasiteleri ile bu teknolojiler, Dünya’nın yörünge seviyeleri arasında kolayca atlayabilen yeni nesil bir uzay aracı da üretebilir. Bu, her türlü ticari uzay yolculuğuna, turizme ve ticarete kapı açabilir.

Weed, “Bu yeni tahrik sistemleri, bilinen yeni misyonlara sahip olmamızı sağlayacak ve bu nedenle uzay gücünü nasıl kullandığımızı etkileyecek” dedi. “Kesinlikle bir oyun değiştirici olacak.”

©2022 Seattle Times.

Tribune Content Agency, LLC tarafından dağıtılmaktadır.