ABD, uzayda uzun vadeli güç üstünlüğü maksadı doğrultusunda Ay yüzeyine güçlü bir nükleer reaktör yerleştirmeye hazırlanıyor. NASA’nın Fission Surface Power Initiative kapsamında geliştirilen plan, 2030 mali yılı sonuna kadar Ay’a 500 kilovat elektrik (kWe) gücünde bir reaktör konuşlandırılmasını öngörüyor. Hatırlanacağı üzere yılın başında NASA, Ay reaktörü amacını resmileştirmişti.

Radyoizotop jeneratörlerden fisyona geçiş

Bugüne kadar Voyager 1 ve Voyager 2 üzere derin uzay vazifeleri ile Mars gezginleri, düşük güçlü radyoizotop termoelektrik jeneratörler (RTG) sayesinde güç gereksinimini karşıladı. Bu sistemler, radyoaktif bozunma sonucu ortaya çıkan ısıyı elektriğe dönüştürüyor. Lakin kelam konusu teknolojiler, sonlu güç üretimleri nedeniyle kalıcı yerleşimler yahut endüstriyel faaliyetler için kâfi değil.

NASA’nın yeni amacı ise direkt atom çekirdeğinin bölünmesine dayanan küçük ölçekli fisyon reaktörleri ile çok daha yüksek ve daima güç üretmek. Aktarılanlara nazaran 500 kWe düzeyindeki bir reaktör Ay’daki ömür alanlarını, endüstriyel ekipmanları, irtibat altyapısını ve hatta kaynak çıkarma operasyonlarını kesintisiz biçimde besleyebilir.

Üç farklı strateji masada

ABD’nin uzayda nükleer liderliğini sürdürmesi için üç farklı yol haritası ortaya çıkmış durumda. En savlı senaryo olan “Go Big or Go Home”, NASA veya ABD Savunma Bakanlığı liderliğinde, Enerji Bakanlığı takviyesiyle 100 ila 500 kWe aralığında reaktörlerin geliştirilmesini öneriyor. Bu yaklaşım, ABD’nin uzay tabanlı nükleer güçte açık orta üstünlük sağlamasını hedefliyor.

İkinci seçenek olan “Chessmaster’s Gambit” ise kamu-özel kesim paydaşlığıyla iki farklı, 100 kWe altı sistem geliştirilmesini öngörüyor. Buna nazaran NASA, Ay yörüngesi yahut yüzeyi için bir reaktör geliştirirken Savunma Bakanlığı uzay içi görevler için başka bir sistem üzerinde çalışacak.

Üçüncü ve daha temkinli yaklaşım ise 1 kWe altı bir radyoizotop güç sistemi ile düzenleyici çerçeve ve teknik altyapıyı oluşturduktan sonra daha büyük ölçekli sistemlere geçmeyi öneriyor.

Dünya’daki süreçlerden daha zor

Uzay için geliştirilen fisyon sistemleri, Dünya’daki gelişmiş reaktörlerden büsbütün farklı şartlara ahenk sağlamak zorunda. Bu farklar kütle, sıcaklık ve bileşen dayanıklılığı olmak üzere üç başlıkta toplanıyor.

Her bileşen roketle fırlatılacağı için tartı kritik kıymete sahip. Bu nedenle reaktörün hem hafif hem de yapısal olarak son derece güçlü olması gerekiyor. Dünya’daki reaktörlerde yaygın olarak kullanılan su soğutma sistemleri ise ağır basınç kapları gerektirdiğinden Ay için pratik değil. NASA, bu nedenle yüksek sıcaklıklı alternatif soğutma sistemlerini kıymetlendirerek güç yoğunluğunu artırmayı ve toplam kütleyi azaltmayı hedefliyor.

Buna ek olarak sistemin, çok sıcaklık değişimleri, ağır radyasyon ortamı ve mikrometeorit çarpışmaları üzere risklere karşı uzun mühlet dayanması gerekiyor.

Öte yandan NASA’nın fisyon konusundaki çalışmaları yeni değil. 2018 yılında muvaffakiyetle test edilen, uranyum yakıtlı ve yaklaşık bir kağıt havlu rulosu boyutundaki “Kilopower” reaktörü, küçük ölçekli sistemlerin uzayda çalışabileceğini kanıtladı. NASA’ya nazaran dört Kilopower ünitesi, Ay’da küçük bir üssün güç muhtaçlığını karşılayabilecek kapasiteye sahip.

Bu sistemlerde düşük zenginleştirilmiş uranyum ve pasif soğutma dizaynları kullanılıyor. Bu yaklaşım, mümkün bir kazada zincirleme ve denetimsiz bir tepki riskini önemli ölçüde azaltıyor.

Ay’da nükleer erime olursa ne olur?

Teknoloji ve bilim açısından süreç heyecan verici olsa da “Ay’da nükleer reaktör” tabiri kamuoyunda soru işaretleri yaratıyor. Mümkün bir erime senaryosunda ne yaşanacağı ise büyük ölçüde Ay’ın çevresel şartlarına bağlı.

Ay’da atmosfer, hava olayları ve Dünya’daki üzere güçlü yerçekimi bulunmuyor. Mevcut yerçekimi de Dünya’nın yaklaşık altıda biri düzeyinde. Bu nedenle Dünya’daki nükleer kazalarda görülen mantar bulutu, basınç dalgası yahut atmosferik etkileşimler Ay’da tıpkı biçimde gerçekleşmez.

Teorik bir arıza durumunda reaktörün çok ısınması, kısa vadeli bir parlama ve akabinde erimiş metalin sessizce soğuyup katılaşması üzere bir tablo oluşabilir. Atmosfer olmadığı için radyoaktif serpinti geniş alanlara yayılmaz. Münasebetiyle kirlenme de büyük ölçüde lokal kalır. Lakin bu durum, yakın etrafta bulunan işçi için yüksek radyasyon riski manasını da taşıyor.

Öte yandan mevcut planlanan sistemlerin güç düzeyi, klasik manada büyük çaplı bir “erime” senaryosunu tetikleyecek büyüklükte olmayabilir. Örneğin tek bir Kilopower reaktörü, yaklaşık 10 yıl boyunca sadece birkaç Dünya hanesinin güç gereksinimine denk güç üretebiliyor.

Uzayda çalışan birinci nükleer güç sistemi olan SNAP-10A

ABD’nin uzayda nükleer güç geçmişi 1950’lere uzanıyor. Uran­yum yakıtlı SNAP (System for Nuclear Auxiliary Power) reaktörleri o devirde geliştirildi ve 1965 yılında SNAP-10A, Dünya yörüngesinde 43 gün çalışarak ABD’nin tek nükleer güçlü uydusu oldu.

Soğuk Savaş devrinde ise daha radikal fikirler de gündeme geldi. Bilinmeyen yürütülen Project A119, uzay yarışında gövde gösterisi hedefiyle Ay’da bir hidrojen bombası patlatılmasını öngörüyordu. Plan hiçbir vakit uygulamaya geçmedi.

Bugün gelinen noktada ise hedef şov değil, kalıcı güç altyapısı kurmak ve Ay’da sürdürülebilir insan varlığı sağlamak. NASA’nın 2030 amacı gerçekleşirse, bu adım sadece Ay misyonlarını değil, Mars ve ötesine uzanan beşerli keşif planlarını da direkt şekillendirecek.