Cirugía Plástica Lunar en Estados Unidos
¿Por qué la base lunar debe utilizar energía nuclear? Esta vez Ma Jun hablará con todos sobre la planta de energía nuclear en la luna, por qué debería construirse y qué tipo de reactor debería construirse.
Ma Jun mencionó este problema en un artículo anterior sobre baterías nucleares: La Luna está bloqueada por las mareas de la Tierra y su período de rotación es el mismo que su período de revolución, que es de 28 días, lo que significa ¡Que la noche de luna dura la mitad de meses! Era una noche extremadamente fría de -180 grados. Si no quieres hibernar, no solo debes usar electricidad, sino también proporcionar calor, de lo contrario, ¡se congelará hasta convertirse en un trono helado! Sin embargo, la electricidad generada por energía solar durante el día básicamente no puede soportar el consumo en las noches de luna, o el costo es insoportable. En este caso, le toca a la energía nuclear hacer el trabajo pesado.
Para utilizar la energía nuclear para generar electricidad en la luna, puedes optar por utilizar un reactor o una batería de isótopos. Sin embargo, la potencia de las baterías de isótopos es pequeña. La clave es que materiales como el plutonio-238 son realmente caros. No es un problema impulsar un dispositivo pequeño, pero es realmente inasequible lograr una generación de energía a gran escala. Aunque los reactores nucleares no son baratos, el combustible de uranio es fácil de obtener y la potencia puede aumentar relativamente. ¡Impulsar la luna es absolutamente necesario!
Pero no todos los reactores se pueden utilizar en la Luna. Por ejemplo, las centrales nucleares con reactores de agua a presión comunes requieren una reposición frecuente de agua y utilizan aire o agua de mar para eliminar el calor residual. Estas condiciones simplemente no se dan en la Luna. Por lo tanto, es necesario utilizar reactores espaciales especialmente diseñados que no dependan del suministro de agua o de condiciones de refrigeración para lograr una generación de energía "sin soporte".
Existen muchas opciones de tipos de reactores espaciales. Actualmente es popular la pila de tubos de calor, que utiliza el cambio de fase del metal líquido en el tubo de calor para quitar el calor del núcleo y transferirlo al elemento de conversión termoeléctrica o al motor Stirling para convertir la energía térmica en energía eléctrica. El reactor espacial de mil potencia de Estados Unidos utiliza un motor Stirling de eficiencia relativamente alta. A diferencia de los motores de combustión interna y las turbinas de vapor, este motor es un motor de combustión externa. Utilizando helio como fluido de trabajo, puede generar de 1 a 10 kilovatios de electricidad. Ya sabes, la potencia de la batería nuclear que lleva Curiosity es de sólo 125 vatios, que es mucho mayor o incluso mayor que la potencia generada por el reactor espacial.
Los internautas cautelosos todavía tienen preguntas: no importa qué método de generación de energía se utilice, la eficiencia no es alta y todavía queda mucho calor residual por descargar. Las centrales nucleares de la Tierra podrían utilizar aire o agua de mar para eliminar el calor residual. Hay un vacío en la luna. ¿Dónde se puede descargar el calor residual del reactor? Sólo hay una manera: la radiación. Según la ley de la radiación del cuerpo negro, mientras haya temperatura, el calor se irradiará hacia afuera. Cuanto mayor sea el área, mayor será la capacidad de disipación de calor. No hay forma de conducir el calor en el vacío, por lo que se debe construir un radiador de radiación muy grande. Cuanto mayor sea la potencia, más grande será el radiador. Entonces verás que hay una enorme "cabeza de hongo" en la pila espacial, que es el radiador.
Un amigo preguntó, construir un reactor en la luna es demasiado ciencia ficción, ¡debería ser algo muy lejano! Ma Jun alguna vez pensó que sí, pero ahora las cosas han cambiado: Estados Unidos ha iniciado el ambicioso programa "Artemis" y planea regresar a la luna en 2024. Después de todo, Estados Unidos gastó 25 mil millones de dólares en un alunizaje tripulado en la década de 1960, pero ahora innumerables personas lo cuestionan como un fraude. Este resentimiento es difícil de aceptar. Además, con el rápido desarrollo de los vuelos espaciales en China, la NASA comenzó a sentirse ansiosa. Sería una pena que China fuera la primera en llevar un hombre a la Luna.
El programa Apolo vino de visita en aquella época, salvo el módulo lunar que funcionó como estación lunar durante varios años, no quedó nada. Esta vez, el programa Artemis es claramente ambicioso y establecerá una presencia a largo plazo en la Luna. Recientemente, Estados Unidos firmó un memorando para estudiar los reactores espaciales y espera construir una central nuclear en la superficie lunar a finales de 2027. De hecho, el propósito de construir plantas de energía nuclear es apoyar la base lunar. Una vez que Estados Unidos construya una base lunar, significa que ha implementado con éxito su bien intencionada "carrera de caballos para cercar la tierra".
Por supuesto, construir una central nuclear lunar no es fácil.
Un vehículo de lanzamiento debe hacer al menos dos cosas: su capacidad de transporte debe ser lo suficientemente grande y su factor de seguridad debe ser lo suficientemente alto. Los reactores KiloPower pesan hasta 1,6 toneladas, y una base lunar o marciana requiere 4 de ellos. También deben estar equipados con un módulo de aterrizaje para aterrizar en la superficie lunar, lo que impone exigencias muy altas al cohete. Además, contiene auténtico combustible nuclear. Una vez que el lanzamiento falle y caiga a la tierra, ¡no tendrás nada que comer y te irás! Por tanto, los cohetes tienen que ser extremadamente fiables. Actualmente, el cohete gigante SLS construido por la NASA para regresar a la Luna ha ido tomando forma poco a poco. ¡Quizás dentro de unos años haya una verdadera central nuclear en la Luna! Entonces la pregunta es: ¿debería China hacer lo mismo?