"Atom a Holdra" – egy olyan ambiciózus célt tűzött ki magának az emberiség, amely a tudományos felfedezések határait feszegeti. A Hold, mint az emberi kaland következő lépcsőfoka, izgalmas lehetőségeket rejt magában. A kozmikus utazás során nem csupán a f

Egy művészi illusztráció egy nukleáris energiarendszerről a Hold felszínén - Fotó: NASA

"Az új űrversenynek nem az a lényege, hogy ki ér el elsőként a Holdra. Hanem az, hogy ki maradhat ott"

- mondta Carlo Giovanni Ferro, a Torinói Műszaki Egyetem űrtechnológiai mérnök-kutatója. Úgy látja, hogy az első ország, ami tartós infrastruktúrát épít ki, az tudja majd megszabni a többi holdi tevékenységet, és nagy területeket tarthat az irányítása alatt. Na de miért akarna bárki irányítást szerezni a Hold felett?

Az emberiség már egy ideje a Holdat mint egyfajta ugródeszkát szemléli, ahonnan gazdaságosabban indíthatók további űrbeli expedíciók – például a Marsra való eljutás. Ezért kulcsfontosságú lenne, hogy mihamarabb megkezdjük a gyarmatosítást. A nem is olyan távoli jövőben tervezett letelepüléshez rengeteg különféle erőforrásra lesz szükség, és az energiatermelés szempontjából a Holdra telepített atomerőművek lehetnek a legmegfelelőbb megoldás.

A reaktor biztonságos megépítése érdekében számos technológiai paramétert kell alaposan tisztázni. Emellett nem szabad figyelmen kívül hagyni a Hold meghódítása körüli komplex külpolitikai és asztropolitikai játszmákat sem. Oroszország, Kína és az Egyesült Államok, mint a legnagyobb szereplők, mindannyian igyekeznek a saját befolyási övezetük részévé tenni a Holdat. Ezért a Hold a 21. századi űrverseny egyik legfeszültebb és legérdekesebb színtere.

Az ember holdfoglalásához biztosan szükség lesz vízre, táplálékra, oxigénre és az ezek előállításában is nagy szerepet játszó energiára. Az energiaforrások közül viszont alig valami jöhet szóba. A Nap a Holdat is megvilágítja, csak éppen az a baj, hogy egy holdi nap négy földi hétnek felel meg, két hét világosság után két hét sötétség következik, amire kiszámítható napelemes termelést nem lehet építeni.

Sungwoo Lim, a Surrey-i Egyetem űralkalmazásokkal, kutatással és műszerezéssel foglalkozó tanszékének vezető előadója a BBC-nek nyilatkozva hangsúlyozta, hogy még egy kisebb létszámú legénység számára is elegendő holdi élőhely létrehozása jelentős, megawattos nagyságrendű energiatermelést követelne meg. Kiemelte, hogy a napelemek és az akkumulátorok önállóan nem képesek megbízhatóan kielégíteni ezeket a szükségleteket, ezért az atomenergia alkalmazása nem csupán kívánatos, hanem szükségszerű is.

Egy további érv az atomenergia mellett, hogy az űrutazás költségei a rakomány súlyával párhuzamosan növekednek. Mivel a hasadó urán rendkívül magas energiasűrűséggel bír, jelentős megtakarítás érhető el a szállítandó terheken.

A NASA megbízott vezetője, Sean Duffy augusztusban utasította arra az amerikai űrügynökséget, hogy 2030-ig telepítsen a Holdra egy kis teljesítményű, 100 kilowattos atomreaktort. Az amerikaiak azután jelentették be ezt a projektet, hogy májusban az oroszok és a kínaiak nyilvánosságra hozták a tervüket: 2035-re automata nukleáris erőművet telepítenek. Kutatók szerint nem lehetetlen a dolog, ha van elég pénz rá, és sok rakétát tudnak indítani a Holdra.

A technológiai aspektusokat mindenképpen tisztázni szükséges. A földi atomerőművek hagyományosan víz közelében helyezkednek el, hogy biztosítsák a szükséges hűtőközeg folyamatos rendelkezésre állását az atomreaktormagok számára. Ezzel szemben a Holdon nem található víz vagy levegő, amelyek képesek lennének elnyelni a párolgás során keletkező hőt. Ezért hatalmas radiátorpaneleket kellene kialakítani a hő elvezetésére, ami nemcsak a költségeket emelné meg, hanem az atomerőmű méretét is jelentősen megnövelné.

A Holdon nagyon nagy a hőingadozás, közel mínusz kétszáz fokos hideg is lehet, míg a holdnappalokon százhúsz fok feletti a hőmérséklet. Ezért a Holdra telepített reaktorokhoz erős szigetelőrendszereket kell használni. A kisebb gravitáció - a földinek nagyjából a hatoda - miatt pedig a reaktor hűtőfolyadékának dinamikája is megváltozik. A Hold felszínét borító por és az apró kövekből összeálló regolit is gondot okozhat a működésben, ez a ragadós és elektrosztatikus anyag hűtőket és más alkatrészeket károsíthat. Emellett, feltételezve, hogy a Holdon emberek is tartózkodnak majd, sugárpajzsokra is szükség lesz, hogy a radioaktivitás ne pusztítsa el a telepeseket.

Kevin Au, a Lockheed Martin holdkutatási alelnöke úgy véli, hogy a nagy teljesítményű reaktorok megvalósításához a legfontosabb kihívás olyan anyagok kifejlesztése, amelyek képesek ellenállni a magasabb hőmérsékleteknek, és hatékonyan alkalmazhatók a hő villamos energiává történő átalakításában.

A NASA 2022-ben ötmillió dolláros szerződéseket kötött három vállalattal, hogy megkezdjék az űrbeli reaktorok tervezését. Az elképzelésük akkoriban egy 40 kilowattos energiatermelő rendszer volt, amely a tervek szerint tíz éven át képes lett volna ellátni harminc háztartást. A Lockheed Martin, a Westinghouse és az Intuitive Machines együttműködésével készült tanulmányok ugyanakkor nem feleltek meg a NASA szigorú követelményeinek; a tervezett reaktorok súlya meghaladta a hat tonnát. A szakértők szerint a valóság inkább kilenc-tíz tonna körüli értékekre mutatott, és egy 100 kilowattos erőmű esetében a sugárzás elleni védelem és a hőelektronikai eszközök miatt még ennél is nagyobb tömegre lehetett számítani.

2018-ban elkészült egy innovatív minireaktor, amely képes volt elegendő energiát termelni egy átlagos háztartás számára. Ahhoz azonban, hogy valóban jelentős energiaforrássá váljon egy holdi bázison, legalább százszoros növelés szükséges. Mivel a mérnökök nem teljesen nulláról kezdik a munkát, van remény arra, hogy ezt a célt elérjék.

Az űrkutatás területén ma is alkalmaznak egyszerű nukleáris generátorokat, amelyek néhány száz wattnyi energiát képesek előállítani, elegendőt ahhoz, hogy egy kenyérpirítót működtessenek. A Voyager-1 és Voyager-2 űrszondák, amelyek 1977-ben indultak útnak, a plutónium radioaktív bomlásából származó hőenergiát használják fel, és azóta is folytatják küldetésüket. Eredetileg a plutónium hője körülbelül 470 wattot biztosított, de az eltelt évtizedek során a teljesítményük fokozatosan csökkent, jelenleg körülbelül 225 watt körüli értéket képviselnek.

Egyszerű megoldásnak tűnne, hogy egy kisreaktort a Földön gyártsanak le, és ha több elemből is, de szállítás után a Holdon állítsák össze. A SpaceX-nek, a Blue Originnek vagy a United Launch Alliance-nek még lehetnek is olyan rakétáik, amik alkalmasak ilyen típusú szállításra. A nehézséget nem is ez jelenteni, hanem olyan leszállóegység megtervezése és megépítése, ami képes puhán landolni és letenni a reaktort a Hold felszínére.

Mivel a Holdnak gyakorlatilag nincs légköre, egy leszállóegységnek szüksége lesz propulziós rendszerre is a süllyedés lassításához, és kifinomult irányítórendszerre. A NASA elképzelései szerint olyan leszállóegységet kell építeni, ami akár 15 tonna terhet is képes a felszínre juttatni. Ekkora tömegekkel viszont nem dolgozott még senki - viszonyításképpen, a texasi Firefly Aerospace az év elején körülbelül egytized tonnányi terhet vitt a Holdra. Egy 100 kilowattos reaktor, az urán, a hűtőberendezések és egyéb alkatrészek több indítással és leszállással szállíthatók.

Az erőmű elhelyezése a Hold felszíne alatt vagy egy kráter mélyén nagymértékben hozzájárulhat a balesetek utáni szennyeződés minimalizálásához. A tudósok és a laikusok egyaránt kíváncsiak arra, hogy mi történne, ha a reaktor véletlenül útközben felrobbanna. Mekkora területen terjedne el ekkor a hasadóanyag? John Kennedy, az X-energy reaktorfejlesztő vállalat vezetője megnyugtatóan kijelenti, hogy ez nem okozna gondot, mivel egy reaktor nem aktiválódhat a felszállás során; azokat a mechanizmusokat, amelyek elindíthatnák a hasadási folyamatokat, blokkolják. A reaktor csak akkor kapcsolható be, ha már a Hold felszínén tartózkodik, és távolról is indítható, de a Holdon lévő asztronauták is képesek azt aktiválni.

Az urán, mint üzemanyag, alacsony kockázatú radioaktív forrásnak számít, egészen addig, amíg a reaktor működésbe nem lép. Ennek köszönhetően a szállítása viszonylag biztonságosnak tűnik. Ha valamilyen okból az urán szétszóródna és a Föld felszínére kerülné, az emberekre gyakorolt hatása valószínűleg nem lenne drámai. A NASA már rendelkezik tapasztalattal a radioaktív anyagok szállításában, és szigorú protokollokat dolgozott ki az indítások során. Az űrmissziók során például plutóniumot tartalmazó termoelektromos generátorokat is juttattak a világűrbe, amelyek működése hasonlít a nukleáris generátorokéhoz.

Ha valaha sikerülne egy atomreaktort üzemképes állapotban telepíteni, számos további kérdés merülne fel. Milyen védőtávolságokat és biztonsági zónákat szükséges kijelölni a létesítmény körül? Megvalósíthatók-e a meglévő földi szabványok ebben az esetben? Emellett geopolitikai kihívások is napvilágot látnának: ha például az Egyesült Államok mellett a kínaiak és az oroszok is a saját reaktoraikkal vagy más létesítményeikkel bővítenék jelenlétüket, ki határozná meg, hogy ezeknek a létesítményeknek milyen távolságra kell lennie egymástól?

Sean Duffy véleménye szerint a Hold békés célú kihasználására és kutatására vonatkozó Artemis-egyezmény lehet az irányadó keret, különösen figyelembe véve a biztonsági zónákra vonatkozó rendelkezéseket, amelyek védelmet nyújtanak, ha egy állam új tevékenységbe kezd. A probléma azonban az, hogy sem Kína, sem Oroszország nem csatlakozott ehhez az egyezményhez. Az 1967-es világűregyezmény tagjaként viszont mindkét ország részt vesz, de ez az egyezmény nem nyújt részletes útmutatást az ilyen helyzetek kezelésére; csupán azt állapítja meg, hogy a Hold területe nem sajátítható ki egyetlen ország által sem.

Duffy egyébként egyértelműen arra utalt, hogy szerinte az tudja majd meghatározni a játékszabályokat, aki először telepít atomerőművet, és a védőzónájából, ami egybeeshet stratégiailag fontos területekkel, kitessékelheti a többi nemzetet. "Az első ország, ami ezt teszi, potenciálisan tiltott zónát hirdethetne ki, ami jelentősen akadályozná az Egyesült Államokat abban, hogy a tervezett Artemis-jelenlétet létrehozza, hacsak nem ő van ott először" - mondta Duffy.

Az Artemis-program keretében a Hold déli pólusa vált kiemelt célponttá, ahol potenciálisan állandó, emberek által lakott bázist lehetne kialakítani. Ezen a különleges területen Kína és Oroszország is komoly érdeklődést mutat, hiszen gazdag vízjégben és ásványi erőforrásokban, amelyek kulcsszerepet játszhatnak a jövőbeli letelepedésben. A Hold meghódítására irányuló Artemis-programról részletesebb információkat itt találhat, míg az emberi holdbázis létrehozásához kapcsolódó kutatások aktuális helyzetéről itt olvashat.

Tudósok némileg feszengve nézik az amerikai terveket, mert a mostani versengés a hidegháborús szovjet-amerikai űrversenyt juttatja eszükbe, és szerintük a politikailag motivált projektek sosem tesznek jót a tudománynak. Ezt a képet erősíti az is, hogy a Trump-adminisztráció erőteljesen megvágta a NASA költségvetését, ennek fényében furcsa az ambiciózus holdfoglalási terv.

Mindenképpen, ha bármelyik ország képes lenne reaktort telepíteni, a kutatók véleménye szerint az alapvetően megváltoztatná a Naprendszer jövőjét. "Ez lehetőséget adna az űripar számára, hogy az űrkutatási projekteket úgy alakítsa, ahogyan azt megálmodtuk, nem csupán a rendelkezésre álló, korlátozott energiaforrásokhoz alkalmazkodva. Olyan mérföldkő lenne ez, mint amikor a földi civilizációk a gyertyák fényéről áttértek az elektromos világításra" – nyilatkozta Bhavya Lal, aki korábban a NASA technológiai, politikai és stratégiai társigazgatójaként, valamint megbízott főtechnológusként tevékenykedett.

Ha van elég energia, és biztosítható vele az oxigén- és vízelőállítás a holdi bázisoknak, akkor arra már akár bányászatot is lehet alapozni, kitermelhetők a Hold ritkaföldfémei, ami aztán a földi ellátásláncokat is átírhatja vagy éppen megerősítheti. Lal szintén felhívta a figyelmet arra, hogy az űrkutatás is forradalmi változásokon mehet át. Nem kell már miniatürizálniuk a műszereket csak azért, hogy ne fogyasszanak túl sok energiát, ami számos új tudományos eredményhez vezethet.

Más szakértők véleménye szerint a holdi atomreaktorok tervezése még korai lépés, mivel jelenleg az is nehézségekbe ütközik, hogy emberek ismét a Holdra lépjenek. Az amerikai Artemis III-program, amelynek célja a holdi missziók folytatása, folyamatosan csúszik. "Ha van egy bázis, amely atomenergiát használ, de nincs lehetőség emberek és felszerelések eljuttatására, akkor az egész elképzelés értelmetlen. Jelenlegi terveink nem tűnnek túlzottan összhangban lévőnek" - nyilatkozta Simeon Barber, az Open University bolygótudományi szakértője.