Bagaimana Reaktor Nuklir Kecil Bisa Memberi Kekuatan Koloni di Mars atau Di Luar

oleh Patrick McClure dan David Poston

Ilustrasi artis tentang radiator panas seperti payung dari empat reaktor nuklir Kilopower yang menghasilkan bayangan di permukaan Mars. Gambar: NASA

Ketika kita membayangkan mengirim manusia untuk hidup di Mars, bulan atau benda-benda planet lain di masa depan yang tidak terlalu jauh, pertanyaan utamanya adalah: Bagaimana kita akan memperkuat koloni mereka? Mereka tidak hanya membutuhkan energi untuk menciptakan lingkungan yang layak huni, mereka juga membutuhkannya untuk kembali ke Bumi. Untuk benda-benda planet yang jauh, seperti Mars, tidak efisien membawa bahan bakar untuk perjalanan pulang; terlalu berat. Itu berarti para astronot membutuhkan sumber tenaga untuk membuat oksigen cair dan propelan.

Tetapi sumber daya seperti apa yang kecil namun cukup manjur untuk memberi daya pada habitat luar bumi?

Masukkan Kilopower, sebuah reaktor nuklir kecil yang dirancang di Los Alamos National Laboratory bersama dengan NASA yang agensi berharap suatu hari akan memberi daya sebuah koloni di Mars, bulan atau lebih.

Kecemerlangan Kilopower adalah kesederhanaannya: Dengan beberapa bagian yang bergerak, ia menggunakan teknologi pipa panas, ditemukan di Los Alamos pada tahun 1963, untuk menghidupkan mesin Stirling. Begini cara kerjanya: Tabung tertutup di pipa panas mengalirkan fluida di sekitar reaktor, mengambil panasnya dan membawanya ke mesin Stirling. Di sana, energi panas menekan gas untuk menggerakkan piston yang dipasangkan ke motor yang menghasilkan listrik. Menggunakan dua perangkat bersama-sama menciptakan catu daya listrik yang sederhana dan andal yang dapat disesuaikan untuk aplikasi luar angkasa, termasuk misi eksplorasi manusia dan ilmu angkasa luar ke badan-badan planet luar seperti bulan-bulan Jupiter dan Saturnus.

Reaktor kilopower berkisar dari 1 kilowatt - cukup untuk menyalakan pemanggang roti rumah tangga - hingga 10 kW. Untuk menjalankan habitat di Mars secara efektif dan membuat bahan bakar, dibutuhkan sekitar 40 kW, sehingga NASA kemungkinan akan mengirim empat hingga lima reaktor ke permukaan planet.

Keuntungan dari tenaga nuklir adalah ringan dan andal. Sumber energi lain baik membutuhkan terlalu banyak bahan bakar - membuatnya terlalu berat - atau tidak dapat diandalkan di semua musim. Tenaga surya, misalnya, bergantung pada sinar matahari yang konsisten. Itu adalah sesuatu yang kurang di Mars, karena itu tergantung pada waktu, waktu dalam setahun, lokasi di permukaan planet dan tingkat keparahan badai debu planet, yang dapat berlangsung berbulan-bulan. Energi nuklir beroperasi terlepas dari cuaca atau waktu dalam sehari. Juga, jumlah panel surya dan baterai yang diperlukan akan sekali lagi membuat roket ke Mars sangat berat - membutuhkan lebih banyak bahan bakar.

Apa berikutnya?

Eksperimen untuk menguji Kilopower - disebut KRUSTY (Reaktor Kilopower Menggunakan Teknologi Stirling) - dimulai akhir tahun lalu di Situs Keamanan Nasional Nevada (NNSS) dan akan mencapai puncaknya dengan uji coba reaktor seperti penerbangan pada suhu operasi penuh musim semi ini. Selain Los Alamos, NASA dan NNSS, percobaan ini dilakukan bekerja sama dengan Pusat Penelitian Glenn NASA, Pusat Penerbangan Antariksa Marshall dan Kompleks Keamanan Nasional Y-12, bersama dengan kontraktor NASA SunPower dan Advanced Cooling Technologies.

Pekerjaan pada teknologi ini bukanlah hal baru. KRUSTY dibangun berdasarkan eksperimen 2012 yang dilakukan oleh tim dari Los Alamos, NNSS dan Glenn yang menunjukkan penggunaan pertama pipa panas untuk mendinginkan reaktor nuklir kecil dan menyalakan mesin Stirling. Eksperimen baru ini dibangun berdasarkan pengetahuan yang kami peroleh dari eksperimen itu.

Ketika kita melihat ke masa depan, potensi energi nuklir untuk mendukung rencana habitat jangka panjang pada badan-badan planet lain sangat luar biasa. Walaupun memberi daya pada koloni hanyalah satu dari sekian banyak pertanyaan teknis rumit yang harus dijawab ketika kita berpikir tentang mengirim manusia ke planet lain, itu adalah pertanyaan yang sangat penting. Kilopower bisa menjadi jawabannya. Kami senang melihat ke mana akan membawa kami.

Patrick McClure adalah pimpinan proyek Kilopower di Laboratorium Nasional Los Alamos, Departemen Energi AS di New Mexico. David Poston adalah desainer reaktor utama, juga di Los Alamos.