ทำไมสหรัฐฯ ถึงอยากสร้างเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์บนดวงจันทร์?

องค์การบริหารการบินและอวกาศแห่งชาติของสหรัฐอเมริกา (NASA) กำลังเร่งแผนการสร้างโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ขนาด 100 กิโลวัตต์บนดวงจันทร์ ภายใต้การกำกับดูแลใหม่จากรักษาการผู้อำนวยการฌอน ดัฟฟี่

แผนดังกล่าวเป็นการฟื้นคืนความฝันอันยาวนานหลายทศวรรษในการใช้พลังงานนิวเคลียร์ในอวกาศ ซึ่งการเคลื่อนไหวดังกล่าวอาจเปิดศักยภาพใหม่ๆ ให้กับสหรัฐอเมริกา ขณะเดียวกันก็ท้าทายกฎหมายที่ควบคุมการใช้ทรัพยากรและสภาพแวดล้อมนอกโลก

“ผมคิดว่าใครก็ตามที่ไปถึงก่อนก็อาจประกาศเขตห้ามเข้าได้ ซึ่งนั่นจะจำกัดความสามารถของสหรัฐฯ ในการสร้างฐานปฏิบัติการบนดวงจันทร์ภายใต้โครงการอาร์ทิมิสอย่างมาก หากเราไม่ไปถึงก่อน” ดัฟฟี่กล่าว โดยหมายถึงโครงการอาร์ทิมิสของนาซา ซึ่งมีเป้าหมายที่จะส่งชาวอเมริกันกลับไปยังดวงจันทร์ในอีกไม่กี่ปีข้างหน้า

คำแนะนำใหม่นี้ระบุแผนห้าปีในการออกแบบ ปล่อย และติดตั้งเครื่องปฏิกรณ์ขนาด 100 กิโลวัตต์ (kW) ที่ขั้วใต้ของดวงจันทร์ โครงการของนาซาจะทำงานร่วมกับพันธมิตรเชิงพาณิชย์

เพื่อการเปรียบเทียบ 100 กิโลวัตต์เพียงพอสำหรับให้พลังงานแก่บ้านเรือนชาวอเมริกันประมาณ 80 หลัง แม้จะมีขนาดเล็ก แต่ก็ถือเป็นพลังงานที่เพิ่มขึ้นอย่างมากเมื่อเทียบกับเครื่องกำเนิดไฟฟ้านิวเคลียร์พื้นฐานที่ใช้กับยานสำรวจดาวอังคารและยานอวกาศอื่นๆ เครื่องปฏิกรณ์เหล่านี้ผลิตพลังงานได้เพียงไม่กี่ร้อยวัตต์ ซึ่งใกล้เคียงกับเครื่องปิ้งขนมปังหรือหลอดฮาโลเจนกำลังสูง

ผลกระทบจากโครงการใหม่นี้ “จะเป็นสิ่งที่พลิกโฉม ไม่ใช่แค่สำหรับดวงจันทร์เท่านั้น แต่สำหรับระบบสุริยะทั้งหมด” ภาวยา ลาล อดีตรักษาการผู้อำนวยการฝ่ายนโยบายและเทคโนโลยีของนาซากล่าว การติดตั้งเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์บนดวงจันทร์จะช่วยให้อุตสาหกรรมอวกาศสามารถ “ออกแบบระบบอวกาศโดยอิงตามสิ่งที่เราต้องการ แทนที่จะถูกจำกัดด้วยปริมาณพลังงานที่เรามี”

ปี 2030 สามารถสร้างเครื่องปฏิกรณ์ได้ไหม?

การสร้างโรงไฟฟ้านิวเคลียร์บนดวงจันทร์ภายในเวลาไม่ถึงทศวรรษเป็นงานที่น่ากลัว แต่ผู้เชี่ยวชาญหลายคนเชื่อว่ามันเป็นไปได้

“สี่ปีครึ่งเป็นกรอบเวลาที่จำกัดมาก แต่ก็มีเทคโนโลยีอยู่แล้ว” ศาสตราจารย์ Simon Middleburgh ผู้อำนวยการร่วมของ Nuclear Energy Futures Institute แห่งมหาวิทยาลัย Bangor ในสหราชอาณาจักร กล่าว

อุปสรรคใหญ่ที่สุดจนถึงตอนนี้ไม่ใช่เทคโนโลยี แต่เป็นการขาดแคลนความต้องการเครื่องปฏิกรณ์นอกโลกอย่างแท้จริง และแรงผลักดัน ทางการเมือง ก็มากพอที่จะผลักดันแผนนี้ให้ก้าวหน้าไป แต่ตอนนี้มันกำลังเปลี่ยนไป

“เราลงทุนมานานกว่า 60 ปี ใช้เงินไปหลายหมื่นล้านดอลลาร์ แต่ครั้งสุดท้ายที่สหรัฐอเมริกาส่งเครื่องปฏิกรณ์ขึ้นสู่อวกาศคือปี 1965” ลาลกล่าว โดยอ้างถึงภารกิจ SNAP-10A ที่ส่งเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์เครื่องแรกขึ้นสู่อวกาศ “จุดเปลี่ยนครั้งใหญ่เกิดขึ้นเมื่อปีที่แล้ว เมื่อนาซาเลือกพลังงานนิวเคลียร์เป็นเทคโนโลยีพลังงานพื้นผิวสำหรับภารกิจส่งมนุษย์ขึ้นสู่ดาวอังคารเป็นครั้งแรกในประวัติศาสตร์”

“ตอนนี้นโยบายมีความชัดเจนแล้ว” เธอกล่าวเสริม “สิ่งสำคัญคือภาคเอกชนไม่เพียงแต่ต้องการใช้พลังงานนิวเคลียร์ในอวกาศเท่านั้น แต่ยังต้องการจัดหาพลังงานด้วย” เธอกล่าวว่า บริษัทการบินและอวกาศรายใหญ่อย่างโบอิ้งและล็อกฮีด มาร์ติน รวมถึงบริษัทสตาร์ทอัพ กำลังศึกษาวิจัยการประยุกต์ใช้พลังงานนิวเคลียร์นอกโลกอยู่

โครงการอาร์เทมิสออกแบบมาเพื่อวางรากฐานสำหรับฐานถาวรที่ขั้วโลกใต้ของดวงจันทร์ และพัฒนาเทคโนโลยีเพื่อส่งมนุษย์ไปยังดาวอังคาร ไม่ว่าจะด้วยวิธีใด ภารกิจที่มีมนุษย์ควบคุมไปยังสภาพแวดล้อมที่โหดร้ายอย่างดวงจันทร์ก็จำเป็นต้องมีแหล่งพลังงานที่เสถียรและเชื่อถือได้ “แรงโน้มถ่วงและอุณหภูมิบนดวงจันทร์นั้นแปรปรวนอย่างมาก อุณหภูมิในตอนกลางวันสูงถึง 100°C และเกือบจะถึงศูนย์องศาสัมบูรณ์ในเวลากลางคืน อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ทั้งหมดต้องทนทานต่อรังสี” ลาลกล่าว

ขณะเดียวกัน จีนยังวางแผนที่จะสร้างฐานทัพบนขั้วใต้ของดวงจันทร์ด้วย มหาอำนาจกำลังจับตามองภูมิภาคนี้เนื่องจากอุดมไปด้วยทรัพยากรและน้ำแข็ง ซึ่งอาจสนับสนุนการสำรวจและการตั้งถิ่นฐานถาวร จีนกำลังเจรจากับรัสเซียเกี่ยวกับการสร้างเครื่องปฏิกรณ์บนขั้วใต้ของดวงจันทร์ภายในปี 2035 ซึ่งกระตุ้นให้นาซา กระทรวงกลาโหม และกระทรวงพลังงานเข้าร่วมการแข่งขัน

โครงการนี้ทำงานอย่างไร

คำสั่งของดัฟฟี่ไม่ได้เปิดเผยรายละเอียดมากนักเกี่ยวกับการออกแบบหรือขนาดของเครื่องปฏิกรณ์ที่เสนอ และยังไม่ชัดเจนว่าแนวคิดใดจะเกิดขึ้นในอีกไม่กี่เดือนข้างหน้า

“เพื่อยกระดับความสามารถในการแข่งขันและความเป็นผู้นำของอเมริกาบนพื้นผิวดวงจันทร์ภายใต้โครงการอาร์ทิมิส นาซากำลังพัฒนาเทคโนโลยีฟิชชันบนพื้นผิวอย่างรวดเร็ว” เบธานี สตีเวนส์ โฆษกนาซาประจำกรุงวอชิงตัน เขียนในอีเมลถึง Wired นาซาจะแต่งตั้งผู้จัดการโครงการคนใหม่เพื่อนำโครงการนี้ และจะออกคำขอเสนอโครงการให้กับบริษัทต่างๆ ภายใน 60 วัน นาซาจะเปิดเผยรายละเอียดเพิ่มเติมในอีกไม่กี่วันข้างหน้า

แนวทางใหม่นี้สะท้อนถึงผลการค้นพบในรายงานล่าสุดเกี่ยวกับพลังงานนิวเคลียร์ในอวกาศ ซึ่งเขียนร่วมกันโดย Lal และวิศวกรการบินและอวกาศ Roger Myers ซึ่งระบุแผน "Go Big or Go Home" ที่มุ่งสร้างเครื่องปฏิกรณ์ขนาด 100 กิโลวัตต์บนดวงจันทร์ภายในปี 2030

การออกแบบขนาด 100 กิโลวัตต์นั้น “เทียบเท่ากับการส่งช้างแอฟริกันโตเต็มวัยสองตัวและร่มพับขนาดเท่าสนามบาสเกตบอลขึ้นสู่อวกาศ” ลาลกล่าว ข้อแตกต่างคือ “ช้างเหล่านี้แผ่ความร้อนออกมา และร่มไม่ได้ทำหน้าที่ปิดกั้นแสงอาทิตย์ แต่ทำหน้าที่กระจายความร้อนออกสู่อวกาศ”

นาซาอาจได้รับแรงบันดาลใจจากโครงการ Surface Fission Project ซึ่งเริ่มต้นในปี 2020 โดยมีเป้าหมายเพื่อสร้างเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ขนาด 40 กิโลวัตต์ที่สามารถติดตั้งได้เองบนดวงจันทร์ แม้ว่าจะยังไม่เป็นที่แน่ชัดว่าบริษัทใดจะเป็นผู้ชนะสัญญาสร้างเครื่องปฏิกรณ์ขนาด 100 กิโลวัตต์ แต่เครื่องปฏิกรณ์ขนาด 40 กิโลวัตต์นี้ได้ดึงดูดหน่วยงานต่างๆ มากมาย เช่น Aerojet Rocketdyne, Boeing และ Lockheed Martin หน่วยงานที่เกี่ยวข้องยังประกอบด้วยบริษัทนิวเคลียร์ BWXT, Westinghouse, X-Energy, บริษัทวิศวกรรม Creare และบริษัทเทคโนโลยีอวกาศ Intuitive Machines และ Maxar

ในโครงการขนาด 40 กิโลวัตต์ บริษัทที่เข้าร่วมโครงการยังไม่ได้ปฏิบัติตามข้อกำหนดด้านมวลสูงสุดที่ 6 ตัน อย่างไรก็ตาม คำแนะนำใหม่ของดัฟฟี่ตั้งสมมติฐานว่าเครื่องปฏิกรณ์จะถูกขนส่งโดยเรือขนส่งขนาดใหญ่ที่สามารถบรรทุกสินค้าได้มากถึง 15 ตัน

เครื่องปฏิกรณ์ขนาด 100 กิโลวัตต์ เชื้อเพลิงยูเรเนียม ระบบระบายความร้อน และส่วนประกอบอื่นๆ สามารถขนส่งไปยังดวงจันทร์ได้ผ่านการปล่อยและลงจอดหลายครั้ง โรงไฟฟ้าอาจตั้งอยู่ในหลุมอุกกาบาต หรืออาจอยู่ใต้พื้นผิวดวงจันทร์ เพื่อหลีกเลี่ยงการปนเปื้อนในกรณีที่เกิดอุบัติเหตุ

“การใช้งานเตาเผาบนดวงจันทร์ถือเป็นความท้าทายทางเทคนิค” คาร์โล จิโอวานนี เฟอร์โร วิศวกรการบินและอวกาศจากมหาวิทยาลัยโพลีเทคนิคตูรินในอิตาลีกล่าวกับ Wired “เนื่องจากดวงจันทร์ไม่มีชั้นบรรยากาศ คุณจึงไม่สามารถพึ่งพากระแสลมเหมือนบนโลกเพื่อระบายความร้อนได้”

นอกจากนี้ แรงโน้มถ่วงของดวงจันทร์ซึ่งมีเพียงหนึ่งในหกของโลก จะส่งผลกระทบต่อพลศาสตร์ของไหลและการถ่ายเทความร้อน ขณะที่เรโกลิธ (ฝุ่นและเศษซากที่ปกคลุมพื้นผิวดวงจันทร์) อาจรบกวนระบบทำความเย็นและส่วนประกอบอื่นๆ ได้ โดยรวมแล้ว เขากล่าวว่าแผนของนาซามีความเป็นไปได้ แต่ก็ยังคงมีความทะเยอทะยานอย่างมาก

ความเสี่ยงและผลประโยชน์

เทคโนโลยีนิวเคลียร์ทั้งหมดต้องมีกฎระเบียบด้านความปลอดภัยที่เข้มงวด ข้อกำหนดจะยิ่งสูงขึ้นไปอีกสำหรับระบบที่ถูกส่งออกไปนอกโลกและลงจอดในสภาพแวดล้อมต่างดาว

ผู้เชี่ยวชาญกล่าวว่า ทางเลือกที่ดีที่สุดคืออย่าหาทางแก้ไขปัญหาที่อาจเกิดขึ้นทั้งหมด แต่ควรพิจารณาคำถามที่ว่าเราสามารถหลีกเลี่ยงปัญหาตั้งแต่ขั้นตอนการออกแบบได้หรือไม่

การติดตั้งเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์บนดวงจันทร์ ไม่ว่าจะโดยนาซา จีน หรือหน่วยงานอื่นใด จะต้องเป็นไปตามมาตรฐานระดับสูงในทุกขั้นตอน ตัวอย่างเช่น เชื้อเพลิงยูเรเนียมอาจถูกหุ้มด้วยชั้นป้องกันแข็งเพื่อป้องกันการรั่วไหลหากจรวดบูสเตอร์ทำงานผิดปกติ

นอกจากกลยุทธ์ด้านความปลอดภัยที่แข็งแกร่งแล้ว การแข่งขันเพื่อส่งพลังงานนิวเคลียร์ไปดวงจันทร์ยังจะสร้างบรรทัดฐานใหม่ให้กับกฎหมายและนโยบายอวกาศอีกด้วย ประเทศหรือองค์กรใดก็ตามที่ไปถึงก่อนย่อมมีแนวโน้มที่จะกำหนด "เขตห้ามเข้า" ด้วยเหตุผลด้านความปลอดภัยและความมั่นคง เขตเหล่านี้อาจมีขนาดหลายตารางกิโลเมตร จึงทำให้คู่แข่งไม่สามารถเข้าใกล้ได้

พลังงานนิวเคลียร์ในอวกาศเป็นความฝันที่สั่งสมมาหลายชั่วอายุคน แต่บัดนี้ผู้เชี่ยวชาญเชื่อว่าถึงเวลาแล้ว หากเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์กลายเป็นสิ่งสามัญที่แพร่หลายนอกโลก ความสามารถของมนุษยชาติในการสำรวจและใช้ประโยชน์จากอวกาศจะได้รับการพัฒนาอย่างมาก

“ด้วยพลังแบบนั้น เราสามารถสร้างโครงสร้างพื้นฐานพื้นผิวถาวรบนดวงจันทร์และดาวอังคารได้ เราสามารถวางระบบสกัดทรัพยากรเพื่อให้ได้ออกซิเจน น้ำ และเชื้อเพลิงสำหรับที่อยู่อาศัยของมนุษย์ ไม่ใช่แค่เพื่อความอยู่รอด แต่เพื่อความสะดวกสบาย” ลาลกล่าว “เราสามารถทำ วิทยาศาสตร์ ได้ในระดับขนาดใหญ่ โดยไม่ต้องย่อขนาดเครื่องมือของเราเพื่อผลิตพลังงาน ตั้งแต่เรดาร์ไปจนถึงเครื่องวัดแผ่นดินไหว นั่นคือรากฐานสำหรับการเปิดประตูสู่ระบบสุริยะ และนั่นคือสิ่งที่ทำให้ฉันตื่นเต้นจริงๆ”

ประเทศแรกที่ประสบความสำเร็จในการติดตั้งเครื่องปฏิกรณ์บนดวงจันทร์จะมีอิทธิพลอย่างมากในการกำหนดอนาคต และคู่แข่งที่มีศักยภาพก็กำลังเร่งเครื่องกันมากขึ้น ดังนั้น การแข่งขันทางอวกาศครั้งใหม่จึงไม่ได้ขึ้นอยู่กับว่าใครจะไปถึงดวงจันทร์ก่อน แต่เป็นเรื่องของใครจะอยู่ได้นานกว่า

ที่มา: https://www.vietnamplus.vn/vi-sao-my-muon-xay-dung-lo-phan-ung-hat-nhan-tren-mat-trang-post1053975.vnp