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

A Nasa e o DepartamentoEstado 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 projetouma base na Lua com um título igualmente prático.

Anunciada2021, a EstaçãoPesquisa 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 precisaruma fonteenergia confiável. E muitas empresas e agências espaciaistodo 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 InstitutoFuturos Nucleares da UniversidadeBangor, no PaísGales.

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 semanasluz do dia, seguidas por duas semanasescuro, 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 mais80% do tempo. Mas as temperaturas podem cair ainda maiscrateras 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 termoelétricoradioisótopos,1969. Ele empregava o calor gerado pela degradaçãoplutônio-238 radioativo para manter os instrumentos científicostemperaturatrabalho.

Na Apollo 12, esse calor era convertidoeletricidade para abastecer um conjuntoinstrumentos, marcando o primeiro usoum 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 instaladocondições 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,mais50 anos.

A primeira fase foi completadafevereiro2024, com a apresentaçãoprojetosum reator que poderá abastecer uma base lunar habitável por pelo menos uma década.

"Estamos confiantes porque utilizamos tecnologia nuclearmissões espaciais anteriores, como a Pioneer, Voyager e Cassini, e seus sistemas excederammuitovida útil original", afirma Shatel Bhakta, chefe da equipearquitetura lunar do Centro Espacial Johnson, da Nasa.

"O ambiente inóspito, o desejominimizar a massa e o volume, fornecer alta confiabilidade e garantir energia sem interrupções para manter a tripulaçãosegurança são alguns dos pontos considerados para o projetoum reator para a superfície lunar", explica Bhakta.

"Além disso, devido à longa distância da Terra e aos consequentes atrasoscomunicação, o sistema deve ser projetado para funcionarforma autônoma, independente, com o mínimointervenção 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 presençaseres humanos".

Tambémmarço, a Agência Espacial Britânica anunciou novos financiamentos no valor2,9 milhõeslibras (cercaR$ 18,6 milhões) para a demonstraçãoum reator nuclear modular para uso na Lua.

Depoisum estudo inicial2022, a colaboração entre os acadêmicos e a indústria britânica é liderada pela Rolls-Royce, um nome talvez mais associado a motores a jato e carrosluxo.

"Há mais60 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 fornecimentoreatores 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 programamicrorreatores da Rolls-Royce se encontra atualmentefasedesenvolvimento do conceito. Protótipos dos componentes estão sendo testados e o objetivo é ter um modelodemonstração pronto para fornecimento lunar até 2029.

"Estes são sistemasreatores baseadosfissão, que irão usar uma formaurânio levemente enriquecido", explica Thompson. "Temos uma boa ideiacomo serão esses sistemas equanto 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 necessidadesarquitetura 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 aproximadoum carropasseio 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 basealgo 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, feitasdiversas camadas.

"É uma espéciecombustívelque você envolve o urâniobarreirassegurança e é extremamente resistente. Ele dura muito, pode sobreviver a milharesgraus e tem o tamanhouma sementepapoula."

Essas camadassegurança incluem grafite e carburetosilício. Middleburgh afirma que o grafite é "tolerante à radiação sob altas temperaturas e é o tipomaterial que usamos para as extremidades frontais das espaçonaves. E estamos agora colocando dentroum reator".

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

A questão da segurança

Sem sombradúvida, esses microrreatores lunares estão gerando grande entusiasmo na indústria espacial.

Mas a energia nuclear na Terra – apesaroferecer uma alternativa aos limitados e poluentes combustíveis fósseis – costuma ser associada às bombas atômicas, riscosvazamentoradiação ou acidentes como oChernobyl, 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. Precisamossistemasenergia lunares que tenham pouca massa, alta confiabilidade e tolerância a falhas, que possam enfrentar esses ambientes e ainda fornecer uma vida útilmuitos 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 lançamentouma 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 segurotodos os aspectos do seu ciclovida, 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 processoprojeto, 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 níveisradiação irão diminuir gradualmente, para que ele possa ser tratado com segurança e movido para um localarmazenagemlongo prazo, se desejado", explica Bhakta.

O dinheiro e o tempo necessário para fazer amadurecer essas tecnologias são essenciais, mas os benefícios dos projetosmicrorreatores lunares poderão se estender para a Terra, incluindo módulosproduçãoenergia 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 pontofornecimento", 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 fornecidaforma 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.