Os reatores nucleares que poderiam gerar energia para bases humanas na Lua:bet 365l

A Nasa e o Departamentobet 365lEstado dos Estados Unidos emitiram orientações combinadas para a exploração lunar pacífica na forma dos Acordos Artemis.

Até agora, 36 países assinaram os acordos, incluindo a Índia, Japão, Reino Unido, Canadá, Austrália, Emirados Árabes Unidos e a Coreia do Sul.

A China também encabeça o projetobet 365luma base na Lua com um título igualmente prático.

Anunciadabet 365l2021, a Estaçãobet 365lPesquisa Lunar Internacional tem atualmente como signatários a Rússia, Belarus, Paquistão, Azerbaijão, Venezuela, Egito e África do Sul.

Seja qual for a coalizão que construir a primeira base humana na Lua, todas elas irão precisarbet 365luma fontebet 365lenergia confiável. E muitas empresas e agências espaciaisbet 365ltodo o mundo chegaram à mesma conclusão.

"A verdade é que a energia nuclear é a única opção para abastecer uma base lunar", afirma Simon Middleburgh, do Institutobet 365lFuturos Nucleares da Universidadebet 365lBangor, no Paísbet 365lGales.

O dia na Lua não tem 24 horas, como na Terra, mas um mês – 29,5 dias, para ser preciso.

Por isso, existem na Lua duas semanasbet 365lluz do dia, seguidas por duas semanasbet 365lescuro, com temperaturas que atingem -130 °C. Por isso, todas as missões Apollo, entre 1969 e 1972, foram realizadas durante o dia lunar e perto do equador da Lua, com temperaturas aceitáveis e luz solar prolongada para alimentar os módulos lunares e instrumentos científicos.

No polo sul lunar, onde as eventuais bases provavelmente serão posicionadas, certos locais são iluminados pela luz solar por maisbet 365l80% do tempo. Mas as temperaturas podem cair ainda maisbet 365lcrateras que ficam permanentemente na sombra, onde provavelmente encontraremos água congelada.

E esta água será necessária não só para manter a vida dos astronautas, mas também para produzir combustível, já que não existe gás nem óleo na Lua.

"Nuclear é a única opção", afirma Middleburgh. "Não podemos levar combustível para lá. Os painéis solares não irão funcionar. Geradores a diesel não irão funcionar e os antigos geradores radiotérmicos simplesmente não são suficientemente grandes para gerar a potência necessária."

A Apollo 11 utilizou, pela primeira vez na Lua, um gerador termoelétricobet 365lradioisótopos,bet 365l1969. Ele empregava o calor gerado pela degradaçãobet 365lplutônio-238 radioativo para manter os instrumentos científicosbet 365ltemperaturabet 365ltrabalho.

Na Apollo 12, esse calor era convertidobet 365leletricidade para abastecer um conjuntobet 365linstrumentos, marcando o primeiro usobet 365lum reator nuclear na Lua – embora longe da escala que temos na Terra. Afinal, o gerador cilíndrico media apenas 45,7 cm x 40,6 cm.

Esta tarefa é um desafio. O microrreator nuclear precisará ser suficientemente leve e resistente para viajar 384,4 mil quilômetros até ser instaladobet 365lcondições extremamente difíceis, que incluem a intrusiva poeira fina, ou regolito, que cobre a superfície lunar.

Primeiros modelos a caminho

Em 2022, a Nasa assinou contratos com as empresas Lockheed Martin, Westinghouse e IX, uma colaboração entre as empresas Intuitive Machines e X-Energy.

Recentemente, a Intuitive Machines se tornou a primeira empresa comercial a realizar uma aterrissagem suave na Lua – a primeira dos Estados Unidos,bet 365lmaisbet 365l50 anos.

A primeira fase foi completadabet 365lfevereirobet 365l2024, com a apresentaçãobet 365lprojetosbet 365lum reator que poderá abastecer uma base lunar habitável por pelo menos uma década.

"Estamos confiantes porque utilizamos tecnologia nuclearbet 365lmissões espaciais anteriores, como a Pioneer, Voyager e Cassini, e seus sistemas excederambet 365lmuitobet 365lvida útil original", afirma Shatel Bhakta, chefe da equipebet 365larquitetura lunar do Centro Espacial Johnson, da Nasa.

"O ambiente inóspito, o desejobet 365lminimizar a massa e o volume, fornecer alta confiabilidade e garantir energia sem interrupções para manter a tripulaçãobet 365lsegurança são alguns dos pontos considerados para o projetobet 365lum reator para a superfície lunar", explica Bhakta.

"Além disso, devido à longa distância da Terra e aos consequentes atrasosbet 365lcomunicação, o sistema deve ser projetado para funcionarbet 365lforma autônoma, independente, com o mínimobet 365lintervenção humana."

Em março, a agência espacial russa Roscosmos anunciou que irá construir um reator nuclear lunar com a Administração Nacional do Espaço da China até 2035, para abastecer uma base lunar conjunta.

O diretor-geral da Roscosmos, Yuri Borisov, declarou à mídia estatal russa que o reator seria construído "sem a presençabet 365lseres humanos".

Tambémbet 365lmarço, a Agência Espacial Britânica anunciou novos financiamentos no valorbet 365l2,9 milhõesbet 365llibras (cercabet 365lR$ 18,6 milhões) para a demonstraçãobet 365lum reator nuclear modular para uso na Lua.

Depoisbet 365lum estudo inicialbet 365l2022, a colaboração entre os acadêmicos e a indústria britânica é liderada pela Rolls-Royce, um nome talvez mais associado a motores a jato e carrosbet 365lluxo.

"Há maisbet 365l60 anos, a Rolls-Royce vem projetando, fabricando e apoiando silenciosamente todos os reatores nucleares dos submarinos da marinha britânica", afirma o engenheiro-chefe do programa Novel Nuclear da empresa, Jake Thompson.

"Temos ampla experiência no fornecimentobet 365lreatores nucleares muito pequenos, muito compactos", prossegue ele. "Por isso, estamos levando essa capacidade para novos domínios que são realmente empolgantes, como a exploração espacial."

O programabet 365lmicrorreatores da Rolls-Royce se encontra atualmentebet 365lfasebet 365ldesenvolvimento do conceito. Protótipos dos componentes estão sendo testados e o objetivo é ter um modelobet 365ldemonstração pronto para fornecimento lunar até 2029.

"Estes são sistemasbet 365lreatores baseadosbet 365lfissão, que irão usar uma formabet 365lurânio levemente enriquecido", explica Thompson. "Temos uma boa ideiabet 365lcomo serão esses sistemas ebet 365lquanto eles irão pesar, o que é fundamental no espaço."

Cada microrreator da Rolls-Royce irá produzir 50-100 kW e durar pelo menos uma década.

"Ele é totalmente escalonável. Depende das necessidadesbet 365larquitetura e da infraestrutura na superfície lunar, mas idealizamos uma microrrede com alguns desses reatores suplementados com energia solar no polo sul."

O microrreator terá "o tamanho aproximadobet 365lum carrobet 365lpasseio pequeno e pesará algumas toneladas", prossegue Thompson. "Para um reator nuclear, é absolutamente minúsculo. Para um sistema espacial, ainda é relativamente grande."

Muitas organizações consideram que a miniaturização é a chave para um projeto bem sucedido, incluindo o Instituto dos Futuros Nucleares, que colabora com o projeto da Rolls-Royce.

"Estamos projetando o combustível nuclear mais resistente possível, com basebet 365lalgo que estamos estudando há alguns anos no Reino Unido, chamado partícula Triso (TRIestrutural ISOtrópica)", afirma Middleburgh.

"É como uma bala", segundo ele. Middleburgh faz referência às balas gobstopper – com formato esférico e sabor duradouro, feitasbet 365ldiversas camadas.

"É uma espéciebet 365lcombustívelbet 365lque você envolve o urâniobet 365lbarreirasbet 365lsegurança e é extremamente resistente. Ele dura muito, pode sobreviver a milharesbet 365lgraus e tem o tamanhobet 365luma sementebet 365lpapoula."

Essas camadasbet 365lsegurança incluem grafite e carburetobet 365lsilício. Middleburgh afirma que o grafite é "tolerante à radiação sob altas temperaturas e é o tipobet 365lmaterial que usamos para as extremidades frontais das espaçonaves. E estamos agora colocando dentrobet 365lum reator".

"É um ótimo material, mas não é final. Acho que podemos fazer melhor. É no que estamos trabalhando com pessoasbet 365ltodo o mundo."

A questão da segurança

Sem sombrabet 365ldúvida, esses microrreatores lunares estão gerando grande entusiasmo na indústria espacial.

Mas a energia nuclear na Terra – apesarbet 365loferecer uma alternativa aos limitados e poluentes combustíveis fósseis – costuma ser associada às bombas atômicas, riscosbet 365lvazamentobet 365lradiação ou acidentes como obet 365lChernobyl, na Ucrânia, ou Fukushima, no Japão.

"Existem desafios para desenvolver os sistemas, testá-los aqui na Terra e operá-los na Lua", afirma Bhakta.

"Os ambientes naturais e induzidos – como as vibrações do lançamento, o pouso das cargas, temperaturas extremas, luz e poeira – são alguns dos pontos importantes a serem considerados. Precisamosbet 365lsistemasbet 365lenergia lunares que tenham pouca massa, alta confiabilidade e tolerância a falhas, que possam enfrentar esses ambientes e ainda fornecer uma vida útilbet 365lmuitos anos."

Thompson também está preparado para enfrentar o que poderia ser o pior cenário. O que aconteceria se houvesse uma explosão na atmosfera da Terra pouco depois do lançamentobet 365luma espaçonave com material radioativo a bordo?

"Estes são desafios da engenharia que enfrentamos todos os dias", segundo ele.

"Nós só desenvolvemos um sistema quando ele é segurobet 365ltodos os aspectos do seu ciclobet 365lvida, incluindo o lançamento. E o reator é projetado para ser ligado apenas quando finalmente chegar à superfície lunar."

"Até o reator ser ligado, o combustível nuclear no seu interior é inerte. É perfeitamente seguro manuseá-lo, tocá-lo e não é radioativo até que o reator seja ligado."

Como parte do processobet 365lprojeto, os engenheiros também consideram os procedimentos para o fim da vida útil desses microrreatores.

"Quando a missão do nosso reator lunar terminar, nós o desligaremos e os níveisbet 365lradiação irão diminuir gradualmente, para que ele possa ser tratado com segurança e movido para um localbet 365larmazenagembet 365llongo prazo, se desejado", explica Bhakta.

O dinheiro e o tempo necessário para fazer amadurecer essas tecnologias são essenciais, mas os benefícios dos projetosbet 365lmicrorreatores lunares poderão se estender para a Terra, incluindo módulosbet 365lproduçãobet 365lenergia flexíveis e escalonáveis, muito menores do que as usinas energéticas existentes, além da medicina nuclear.

"Tivemos muitos renascimentos nucleares, mas esta é uma oportunidade para demonstrar que a energia nuclear é segura e emite zero carbono no pontobet 365lfornecimento", afirma Middleburgh. Ele é muito otimista sobre esta tecnologia, no espaço e na Terra.

"As aplicações resultantes são incríveis se pudermos demonstrar ao público que a energia nuclear pode ser fornecidabet 365lforma oportuna, dentro do orçamento e desempenhar tarefas úteis, que irão salvar o planeta."

Leia a versão original desta reportagem (em inglês) no site BBC Innovation.