1,000°C சந்திர மைக்ரோரியாக்டர் நிரந்தர சந்திர தளங்களுக்கு மின்சாரம் வழங்கக்கூடும்

சந்திர இரவு சூரிய சக்தியை போதுமானதாக இல்லாமல் ஆக்குவது ஏன்

சந்திரனில் எந்தவொரு நீண்டகால மனித இருப்பும் சுமார் பதினான்கு பூமி நாட்கள் நீடிக்கும் இரவை எதிர்கொள்ள வேண்டும். அந்தக் காலத்தில், மேற்பரப்பு வெப்பநிலை சுமார் -223°C ஆகக் குறையலாம். சூரிய வரிசைகள் மின்சாரம் உற்பத்தி செய்ய முடியாது, இரண்டு வார இருளுக்கு ஏற்ற பேட்டரி சேமிப்பு மிகப்பெரியதாக இருக்கும். பூமியின் மின் கட்டமைப்புகளைத் தாங்கும் வழக்கமான எரிசக்தி வளங்களும் சந்திரனில் இல்லை — நிலக்கரி, இயற்கை எரிவாயு அல்லது காற்று எதுவும் இல்லை. எனவே நம்பகமான, தொடர்ந்து கிடைக்கக்கூடிய மின் ஆதாரம் ஆடம்பரம் அல்ல, உயிர்வாழ்வதற்கான முன்நிபந்தனை.

அணு பிளவு சில நம்பகமான வழிகளில் ஒன்றை வழங்குகிறது. ஒரு ரியாக்டர் சூரிய ஒளியிலிருந்து சுயாதீனமாக இயங்க முடியும், நிலையான வெப்ப வெளியீட்டை உற்பத்தி செய்ய முடியும், மேலும் போக்குவரத்துக்காக சிறியதாக்கப்படலாம். NASA-வின் Kilopower திட்டம் ஏற்கனவே சந்திர மேற்பரப்புக்கு பிளவு சக்தியைக் கொண்டுவரும் யோசனையை ஆராய்ந்துள்ளது, ஆனால் ஒரு முன்பதிவில் விவரிக்கப்பட்ட ஒரு புதிய கருத்து அந்த வெப்பம் எவ்வாறு பயன்படுத்தப்படுகிறது என்பதில் வேறுபட்ட அணுகுமுறையை எடுக்கிறது.

MULE மைக்ரோரியாக்டர் கருத்து

arXiv-இல் முன்பதிவாகக் கிடைக்கும் இந்த ஆய்வுக் கட்டுரை, மியூனிக் தொழில்நுட்ப பல்கலைக்கழகத்தின் Julius Mercz மற்றும் இணை ஆசிரியர்களால் எழுதப்பட்டுள்ளது. இது Microreactor Utilisation for Lunar Exploration, அல்லது MULE எனப்படும் ஒரு அமைப்பை விவரிக்கிறது. இந்தப் பெயர் அறிவியல் புனைகதைக்கு அஞ்சலி செலுத்துகிறதா என்பது தெளிவாகத் தெரியவில்லை — Foundation தொடர் அல்லது Starcraft இந்தச் சுருக்கெழுத்தைப் பாதித்ததா என்பதை ஆசிரியர்கள் தெளிவுபடுத்தவில்லை — ஆனால் தொழில்நுட்ப இலக்கு தெளிவாக உள்ளது: சுமார் 1,000°C-இல் இயங்கும் ஒரு கச்சிதமான ரியாக்டர், இது வாழ்விட உயிர் ஆதரவு மற்றும் தொழில்துறை செயல்முறைகள் இரண்டையும் ஆதரிக்க முடியும்.

MULE-ஐ வேறுபடுத்துவது அதன் வெப்பச் சங்கிலி. அணு வெப்பத்தை மின்சாரமாக மாற்றி, பின்னர் அந்த மின்சாரத்தை ஹீட்டர்களை இயக்கப் பயன்படுத்துவதற்குப் பதிலாக, இந்த வடிவமைப்பு ரியாக்டரின் உயர்-வெப்பநிலை வெளியீட்டை நேரடியாகப் பயன்படுத்துவதை வலியுறுத்துகிறது. இந்த வேறுபாடு முக்கியமானது, ஏனெனில் வழக்கமான மின்சாரம்-முதலில் கட்டமைப்புகள் தங்கள் ஆற்றலின் பெரும் பகுதியை வீணாக்குகின்றன.

நிலத்திலிருந்து வாழ்வது: ரெகோலித் மற்றும் உருகிய உப்பு மின்னாற்பகுப்பு

எல்லாவற்றையும் பூமியிலிருந்து அனுப்பி ஒரு சந்திர தளத்தைக் கட்டுவதும் பராமரிப்பதும் மிகவும் விலை உயர்ந்தது. சந்திரனுக்கு வழங்கப்படும் ஒவ்வொரு கிலோகிராம் சரக்குக்கும் பல்லாயிரக்கணக்கான டாலர்கள் செலவாகலாம், இது நிரந்தர குடியேற்றத்திற்கு மறுவிநியோகம் அதிகம் தேவைப்படும் கட்டமைப்புகளை நடைமுறைக்கு உகந்ததாக இல்லாமல் ஆக்குகிறது. மாற்று வழி இடத்தில்-கிடைக்கும் வளப் பயன்பாடு, பெரும்பாலும் ISRU எனச் சுருக்கப்படுகிறது — சந்திர மேற்பரப்பில் ஏற்கனவே உள்ள பொருட்களைப் பயன்படுத்துவது.

மிக அதிக அளவில் கிடைக்கும் பொருள் ரெகோலித், சந்திரனை மூடியுள்ள நுண்துகள் மற்றும் உடைந்த பாறை. ரெகோலித்தில் ஆக்சிஜன் மற்றும் உலோகங்கள் உள்ளன, அவை பிரித்தெடுக்கப்பட்டு கட்டுமானம், சுவாசிக்கக்கூடிய காற்று மற்றும் பிற தொழில்துறை தேவைகளுக்குப் பயன்படுத்தப்படலாம். ஒரு நம்பிக்கைக்குரிய பிரித்தெடுக்கும் முறை உருகிய உப்பு மின்னாற்பகுப்பு. இந்தச் செயல்பாட்டில், சந்திர தூசி ஒரு உருகிய உப்புக் குளியலில் கரைக்கப்படுகிறது, கலவையின் வழியாக மின் ஓட்டம் செலுத்தப்படுகிறது, ஆக்சிஜன் பிரிக்கப்படுகிறது. எஞ்சியிருப்பது கட்டமைப்புகளைக் கட்டப் பயன்படுத்தக்கூடிய உலோகக் கலவைகள்.

சிக்கல் என்னவென்றால், உருகிய உப்பு மின்னாற்பகுப்புக்கு 900°C-க்கு மேல் நிலையான வெப்பநிலைகள் தேவை. இது MULE ரியாக்டரின் வெப்ப வெளியீட்டு வரம்பிற்குள் நன்கு உள்ளது, ஆனால் வழக்கமான மின் அமைப்பிலிருந்து பெறப்படும் மின்சாரத்தைப் பயன்படுத்தி திறமையாக அடைவது கடினம்.

மின்சாரம்-முதலில் வடிவமைப்புகளின் திறமையின்மை

உயர்-வெப்பநிலை செயலாக்கத்தை உள்ளடக்கிய பெரும்பாலான சந்திர தளக் கருத்துகள் மின் ஹீட்டர்களை நம்பியுள்ளன. அந்த ஹீட்டர்கள் ஒரு அணு ரியாக்டர் அல்லது சூரிய வரிசையால் இயக்கப்படுகின்றன, ஆனால் வெப்ப ஆற்றலை மின்சாரமாக மாற்றுவது இயற்கையாகவே இழப்பைக் கொண்டுள்ளது. அந்த மாற்றத்தின் போது சுமார் 60% ஆற்றல் வெளியேற்ற வெப்பமாக இழக்கப்படலாம். ஒரு தளம் உருகிய உப்பு மின்னாற்பகுப்பு போன்ற ஆற்றல்-தீவிர செயல்முறையை இயக்க வேண்டியிருக்கும் போது, அந்த இழப்புகள் விரைவாகப் பெருகி, இல்லையெனில் தேவைப்படுவதை விட பெரிய ரியாக்டர் அல்லது அதிக சூரிய பேனல்களை கட்டாயப்படுத்துகின்றன.

MULE கருத்து ரியாக்டரின் வெப்பத்தை நேரடியாகப் பயன்படுத்துவதன் மூலம் அந்தத் தடையைத் தவிர்க்க முயல்கிறது. ரியாக்டர் ஏற்கனவே சுமார் 1,000°C-இல் இயங்கினால், தொழில்துறை செயல்முறைக்கு 900°C-க்கு மேல் வெப்பநிலைகள் தேவைப்பட்டால், வெப்ப ஆற்றலை நேரடியாக மின்னாற்பகுப்பு அலகுக்கு அனுப்புவது முதலில் மின்சாரம் உற்பத்தி செய்வதன் திறமை இழப்பைத் தவிர்க்கிறது. அதே வெப்பம் வாழ்விட சுற்றுச்சூழல் அமைப்புகளையும் ஆதரிக்க முடியும், நீண்ட சந்திர இரவு முழுவதும் குழுவினரை வெப்பமாகவும் உபகரணங்களை இயக்கத்திலும் வைத்திருக்கும்.

இரட்டை-பயன் ரியாக்டர் எதை இயக்கக்கூடும்

உயிர் ஆதரவு மற்றும் பொருள் செயலாக்கம் இரண்டிற்கும் சேவை செய்யும் ஒரு மைக்ரோரியாக்டர் சந்திர குடியேற்றத்தின் பொருளாதாரத்தை மாற்றக்கூடும். மின் உற்பத்தி மற்றும் தொழில்துறை திறன் ஆகியவற்றை தனித்தனி பிரச்சினைகளாகக் கருதுவதற்குப் பதிலாக, MULE வடிவமைப்பு அவற்றை ஒரே வெப்ப மேலாண்மை சவாலாகக் கருதுகிறது. சாத்தியமான நன்மைகள் பின்வருமாறு:

• பதினான்கு நாள் சந்திர இரவின் போது வாழ்விட வெப்பமூட்டல், காற்று புத்துயிர்ப்பு மற்றும் பிற சுற்றுச்சூழல் கட்டுப்பாட்டு அமைப்புகளுக்கான தொடர்ச்சியான மின்சாரம்.
• உருகிய உப்பு மின்னாற்பகுப்புக்கான நேரடி வெப்ப ஆற்றல், ரெகோலித்திலிருந்து ஆக்சிஜன் மற்றும் உலோகக் கலவைகளைப் பிரித்தெடுப்பதை சாத்தியமாக்குகிறது.
• பூமியிலிருந்து ஏவப்படும் பொருட்களைச் சார்ந்திருப்பதைக் குறைத்தல், நிரந்தர தளத்தைப் பராமரிக்கும் செலவு மற்றும் ஆபத்தைக் குறைத்தல்.
• உள்ளூர் கட்டுமானப் பொருட்களுக்கான ஒரு பாதை, இது காலப்போக்கில் வாழ்விடங்கள் மற்றும் உள்கட்டமைப்பின் விரிவாக்கத்தை ஆதரிக்கக்கூடும்.
• அதிக செயல்பாட்டு மீள்திறன், ஏனெனில் ரியாக்டர் முக்கியமான செயல்பாடுகளுக்கு சூரிய ஒளி அல்லது பேட்டரி சேமிப்பைச் சார்ந்திருக்காது.

இந்தத் திறன்களை நிரூபிக்க முடிந்தால், ஒரு சந்திர தளம் இரவை வெறுமனே தாங்கிப் பிழைக்காது — அது இரவு முழுவதும் உற்பத்திகரமான வேலையைத் தொடர முடியும்.

திறந்த கேள்விகள் மற்றும் அடுத்த படிகள்

MULE முன்மொழிவு இன்னும் முன்பதிவு நிலையில் உள்ளது, அதாவது இது இன்னும் சக மதிப்பாய்வுக்கு உட்படவில்லை. எந்தவொரு ஆரம்பகட்ட ரியாக்டர் கருத்தையும் போலவே, பயன்பாட்டுக்கு முன் பல பொறியியல் விவரங்கள் தீர்க்கப்பட வேண்டும். இந்த ஆய்வுக் கட்டுரை ஒரு வெப்பக் கட்டமைப்பை விவரிக்கிறது, ஆனால் அந்தக் கட்டமைப்பை விமானத்திற்குத் தயாரான அமைப்பாக மாற்றுவதற்கு விரிவான வடிவமைப்பு, சோதனை மற்றும் பாதுகாப்பு பகுப்பாய்வு தேவைப்படும். இந்தக் கட்டத்தில் இந்தக் கருத்தின் மதிப்பு பிரச்சினையை வரையறுப்பதில் உள்ளது: ஒரே கச்சிதமான ஆதாரத்துடன் உயிர்வாழ்வு சக்தி மற்றும் தொழில்துறை வெப்பம் இரண்டையும் எவ்வாறு வழங்குவது.

பரந்த கருத்து என்னவென்றால், சந்திர இரவு பிரச்சினை மற்றும் பொருள் செயலாக்க பிரச்சினை ஒரு பொதுவான தீர்வு இடத்தைப் பகிர்ந்து கொள்கின்றன. உயர்தர வெப்பத்தை உற்பத்தி செய்யும் ஒரு ரியாக்டர் இரண்டையும் தீர்க்க முடியும், வெப்பச் சங்கிலி அந்த வெப்பத்தை தேவைப்படும் இடத்தில் வழங்கும் வகையில் ஆரம்பத்திலிருந்தே வடிவமைக்கப்பட்டிருந்தால்.

முக்கிய அம்சம்

நிரந்தர சந்திர தளங்களுக்கு சூரியனுடன் உதயமாகி மறையாத மின்சாரம் தேவைப்படும். அவற்றுக்கு உள்ளூர் மண்ணை பயனுள்ள பொருட்களாக மாற்றும் திறனும் தேவைப்படும். MULE மைக்ரோரியாக்டர் கருத்து, அதன் 1,000°C இயக்க வெப்பநிலை மற்றும் நேரடி வெப்பப் பயன்பாட்டின் மீதான வலியுறுத்தலுடன், இரண்டு சவால்களையும் ஒரே நேரத்தில் தீர்க்க முயல்கிறது. இது சந்திர ஆய்வின் அடுத்த சகாப்தத்திற்கான வரைபடமாக மாறுமா என்பது மேலும் பகுப்பாய்வு மற்றும் சோதனையைப் பொறுத்தது, ஆனால் இந்த அணுகுமுறை ஒரு முக்கியமான நுண்ணறிவை எடுத்துக்காட்டுகிறது: சந்திரனில், வெப்பமே ஒரு அணு ரியாக்டரின் மிக மதிப்புமிக்க வெளியீடாக இருக்கலாம்.

இந்தக் கட்டுரை Universe Today-இன் செய்தி அறிக்கையை அடிப்படையாகக் கொண்டது. அசல் கட்டுரையைப் படிக்கவும்.