DARPA impulsiona operação autônoma de reator nuclear espacial

De acordo com pt.wedoany.com-Em 29 de outubro, a Agência de Projetos de Pesquisa Avançada de Defesa dos Estados Unidos (DARPA) anunciou, no âmbito do programa Fat Cat, a concessão de um Acordo de Outra Transação (OTA) à startup de energia nuclear espacial Space Nuclear Power Corporation (SpaceNukes). O projeto é gerenciado por Tabitha Dodson, gerente de programa do Escritório de Ciências da Defesa da DARPA, e visa desenvolver tecnologia de operação autônoma de reatores de fissão nuclear para espaço profundo capazes de autorregulação sem necessidade de supervisão humana contínua.

O projeto é liderado pela mesma equipe de engenharia que executou com sucesso o teste em solo do Reator de Kilowatt usando tecnologia Stirling (KRUSTY) em 2018. A equipe inclui o diretor-executivo Andy Phelps, o diretor de tecnologia David Poston, o diretor de operações Patrick McClure e o engenheiro-chefe Marc Gibson. O projeto realizará a integração de componentes nas instalações da SpaceNukes em Medina, Ohio, e, por fim, conduzirá testes nucleares abrangentes em solo do novo hardware projetado e da lógica de software autônoma.

Do ponto de vista da arquitetura técnica, a SpaceNukes adotou a solução tecnológica Kilopower licenciada pelo Laboratório Nacional de Los Alamos (LANL), cujo núcleo é constituído por uma peça fundida sólida de urânio-235 ligado com molibdênio, com múltiplos tubos de calor de sódio selados dispostos externamente. Na etapa de condensação e troca de calor, o núcleo transfere alta temperatura por meio de tubos de calor passivos para os eficientes motores Stirling da Sunpower, a fim de acionar pistões alternativos para geração de eletricidade; o novo acordo introduz ainda, sobre a base do ajuste puramente passivo anterior, barras de controle ativas e mecanismos de gestão dinâmica de potência para lidar com transientes operacionais extremos.

O motivo central para a introdução do controlador autônomo é resolver o problema do atraso de comunicação na velocidade da luz enfrentado pela exploração do espaço profundo e por plataformas orbitais. Como a transmissão unidirecional por rádio entre a Terra e Marte ou planetas exteriores pode levar de vários minutos a várias horas, em caso de falhas graves, como quedas súbitas de tensão ou picos térmicos, a estação de controle em solo não consegue prestar socorro em tempo hábil. O controlador nuclear autônomo de bordo utiliza software integrado para monitorar temperaturas internas, fluxo de nêutrons e tensões mecânicas em intervalos de milissegundos, podendo realizar localmente o cálculo de transientes físicos e comandar diretamente o ajuste das barras de controle ativas ou a redistribuição da carga dos motores.

No teste em solo KRUSTY de 2018, o protótipo já havia alcançado com sucesso 28 horas de operação contínua em plena potência no Local de Testes de Segurança Nacional de Nevada (NNSS), com temperatura de operação do núcleo entre 800 e 880 graus Celsius, e demonstrou excelente estabilidade física autorregulável ao simular perda de refrigeração e variações extremas de carga térmica de 175%. O programa Fat Cat agora impulsionará ainda mais o acoplamento profundo entre essa alta segurança intrínseca e a lógica de software inteligente, realizando a transição da resposta física passiva para a decisão autônoma de alta sensibilidade.

Com a expansão contínua das futuras missões de exploração do espaço profundo em direção ao sistema solar externo e a crescente demanda por energia elétrica contínua e confiável de instalações orbitais, o avanço da tecnologia de operação autônoma de reatores nucleares espaciais eliminará completamente a dependência humana do controle remoto. A cooperação entre a SpaceNukes e a DARPA não apenas marca o passo comprovado de comercialização e engenharia da energia nuclear espacial dos Estados Unidos, mas também fornece a base energética de carbono zero e alta sobrevivência para a próxima geração de sondas do espaço profundo e ativos espaciais de segurança nacional.