اسپیس‌ایکس نخستین ماهواره تجاری حامل انرژی هسته‌ای دنیا را پرتاب کرد

رویای استفاده از انرژی هسته‌ای در پروازهای فضایی سابقه‌ای بسیار طولانی‌تر از پرتاب ماهواره اسپوتنیک در سال ۱۹۵۷ دارد. در واقع، ایده استفاده از شکافت هسته‌ای برای پیش‌رانش و تولید انرژی تقریباً بلافاصله پس از علنی‌شدن نخستین انفجارهای اتمی به‌طور جدی مطرح شد. این فناوری از سال ۱۹۶۱ در مدار زمین و روی ماهواره‌های ناوبری «ترانزیت»‌ نیروی دریایی ایالات متحده مورد آزمایش قرار گرفت.

ایالات متحده و اتحاد جماهیر شوروی از انرژی هسته‌ای در مجموعه‌ای از ماهواره‌های نظامی و آزمایشی دولتی، عمدتاً در مأموریت‌هایی استفاده کردند که به توانی بیش از آنچه صفحات خورشیدی می‌توانستند فراهم کنند، نیاز داشتند؛ از جمله ماهواره‌های شناسایی راداری و هواشناسی. اما با بزرگ‌تر و کارآمدترشدن آرایه‌های خورشیدی و پیشرفته‌تر شدن تجهیزات الکترونیکی، تا دهه ۱۹۹۰ سامانه‌های انرژی هسته‌ای مداری عمدتاً به مأموریت‌های اکتشافی در بخش‌های بیرونی منظومه شمسی محدود شدند.

بااین‌حال، روند کنونی در حال تغییر است؛ زیرا وزارت دفاع آمریکا به دنبال سامانه‌های تأمین انرژی مقاوم‌تر و ایمن‌تر برای ماهواره‌های نظامی است که نسبت به فضاپیماهای قدیمی مجهز به اورانیوم و پلوتونیوم، خطرات کمتری داشته باشند.

در همین راستا، پروژه «بور» شکل گرفت که هدفش نه‌تنها نمایش عملکرد و اطمینان‌پذیری فناوری سیتی لبز است، بلکه قصد دارد به‌عنوان برنامه‌ای پیشگام در چارچوب دستورالعمل‌های ایمنی فضایی دولت فدرال آمریکا، مسیر را برای ساخت سامانه‌های تجاری انرژی هسته‌ای در فضا هموار کند.

اگر از قدیم پیگیر فضا بوده باشید، ممکن است پرتاب ماهواره با سوخت هسته‌ای برایتان نگران‌کننده به نظر برسد و به یاد حادثه ماهواره «کاسموس ۹۵۴» در ۲۴ ژانویه ۱۹۷۸ بیفتید. در آن زمان، ماهواره‌ای از شوروی با رآکتور شکافت هسته‌ای BES-5 و ۳۱٫۱ کیلوگرم اورانیوم ۲۳۵ با غنای بالا به‌دلیل ازکارافتادن سامانه خودکار جداسازی ایمنی که قرار بود رآکتور را به «مدار گورستان» منتقل کند، به‌طور کنترل‌نشده وارد جو زمین شد. در نتیجه، مواد بسیار پرتوزا در منطقه‌ای به وسعت حدود ۶۰۰ کیلومتر در کانادا، از دریاچه گریت اسلیو در قلمروهای شمال‌غربی تا بخش‌هایی از آلبرتا و ساسکاچوان، پراکنده شدند.

رویای استفاده از انرژی هسته‌ای در پروازهای فضایی سابقه‌ای بسیار طولانی‌تر از پرتاب ماهواره اسپوتنیک در سال ۱۹۵۷ دارد

هرچند آن حادثه در منطقه‌ای کم‌جمعیت و دورافتاده رخ داد، به عملیات پاکسازی گسترده از سوی کانادا و ایالات متحده منجر شد، تنش دیپلماتیک قابل توجهی به وجود آورد و در نهایت شوروی میلیون‌ها دلار بابت خسارت‌ها پرداخت کرد.

اما چنین اتفاقی ممکن نیست برای بور رخ دهد؛ زیرا این ماهواره تنها یک کیوب‌ست با جرمی کمتر از ۶ کیلوگرم است و بر پایه سازوکاری کاملاً متفاوت عمل می‌کند. در حالی که خود ماهواره برای تأمین برق سامانه‌های اصلی و انجام عملیات عادی از سلول‌های خورشیدی استفاده می‌کند، محموله آزمایشی آن به‌طور مستقل با سامانه اختصاصی «تاولتائیک نانو‌تریتیوم» شرکت سیتی لبز کار می‌کند.

بور به‌جای استفاده از عناصر سنگینی مانند اورانیوم، از واپاشی طبیعی بتای تریتیوم، ایزوتوپ پرتوزای هیدروژن انرژی می‌گیرد. برخلاف مولدهای رادیوگرمایی به‌کاررفته در کاوشگرهای اعماق فضا مانند وویجر ۲ که برق را از گرما تولید می‌کنند، سامانه نانو‌تریتیوم برق را مستقیماً تولید می‌کند. هنگام واپاشی تریتیوم، ذرات بتا گسیل می‌شوند و با برخورد به پیوند p-n یک نیمه‌رسانا، جفت‌های الکترون-حفره به‌وجود می‌آورند و جریان الکتریکی تولید می‌کنند.

توان تولیدی سامانه نانو‌تریتیوم چندان زیاد نیست؛ اما تریتیوم نیمه‌عمری برابر با ۱۲٫۳ سال دارد و به همین دلیل این سامانه می‌تواند بیش از ۲۰ سال به‌طور پیوسته برق تولید کند. افزون بر این، تریتیوم در مقایسه با گزینه‌های قدیمی بسیار ایمن‌تر است؛ زیرا ذرات بتا توانایی نفوذ به پوست انسان را ندارند و این گاز نیز به‌صورت ایمن در قالب ورقه‌ای از هیدرید فلزی جامد ذخیره می‌شود؛ بنابراین خطر نشت یا انفجار از بین می‌رود.

بور به‌عنوان محموله اشتراکی در مأموریت ترنسپورتر ۱۷ اسپیس‌ایکس پرتاب شد و گزارش‌ها حاکی از آن است که با موفقیت در مدار نزدیک زمین قرار گرفته و اکنون برای آغاز مرحله راه‌اندازی و بهره‌برداری اولیه آماده می‌شود.

پیتر کاباوی، مدیرعامل سیتی لبز گفت: «این گامی تاریخی برای انرژی هسته‌ای تجاری در فضا است. بور نشان می‌دهد که سامانه‌های انرژی هسته‌ای ایمن، فشرده و دارای تأییدیه‌های قانونی، اکنون برای استفاده تجاری روزمره آماده هستند. این فناوری امکان فعالیت مداوم و همیشگی محموله‌ها را فراهم می‌کند؛ بدون آنکه به نور خورشید یا عمر باتری‌ها وابسته باشند.»