Os Estados Unidos e a China estão medindo suas capacidades espaciais em uma corrida para construir a primeira base lunar. Mesmo que a NASA tenha saído vitoriosa da corrida anterior à Lua contra a União Soviética, não está tão claro que ela assumirá a liderança desta vez. Cientistas chineses encontraram falhas em um elemento crucial do programa lunar da NASA: sua fonte de energia.
Reator lunar da NASA
A NASA está liderando os esforços dos EUA para habitar a Lua ao lado de seus parceiros nos Acordos de Artemis. A agência espacial chinesa CNSA e a russa Roscosmos estão avançando, junto com um pequeno grupo de aliados, no desenvolvimento da Estação Internacional de Pesquisa Lunar (ILRS), que começará a operar em 2036 e espera abrigar milhares de cientistas.
Na Lua, uma noite dura 14 dias terrestres, então serão necessários mais do que apenas painéis solares para manter o fornecimento de energia das instalações. A NASA vem desenvolvendo uma pequena usina nuclear especialmente projetada para operar na superfície da Lua há anos. Este pequeno reator de fissão é chamado de Fission Surface Power (FSP) e pode gerar 40 kW de energia.
China encontrou falhas
Pesquisadores da Corporação Nacional Nuclear da China (CNNC) examinaram a proposta da NASA e descobriram aspectos de seu design que poderiam ser melhorados. Um estudo publicado pelo periódico científico chinês Atomic Energy Science and Technology analisa essas fraquezas focando na composição do combustível nuclear, no sistema de resfriamento e no controle de segurança do reator dos EUA.
Cientistas chineses destacam o design compacto do reator FSP, mas veem um erro claro na escolha do combustível. Segundo o estudo, o uso de hastes cilíndricas de urânio altamente enriquecido exigirá espessas camadas de berílio como blindagem para controlar a radiação intensa.
Além disso, limitará a vida útil do reator a cerca de oito anos devido ao "inchaço do combustível", fenômeno que faz com que o material aumente de volume aos poucos devido ao efeito da radiação. O reator ainda possui um mecanismo de controle simples, menos seguro em situações críticas.
Deixe isso com a gente, NASA
Além de apontar os problemas do design americano, os cientistas da CNNC apresentaram uma versão melhorada do reator nuclear lunar tomando como referência tanto o design da NASA quanto um antigo reator espacial soviético chamado TOPAZ-II. As principais melhorias introduzidas pelos pesquisadores chineses são:
- Barras de combustível em forma de anel: em vez de cilindros sólidos, as barras têm forma de anel. Dentro, há pequenas pelotas de dióxido de urânio cobertas por aço inoxidável, o que permite que o calor gerado pela reação nuclear seja melhor dissipado, usando o interior e o exterior para resfriamento.
- Sistema de resfriamento duplo: o reator chinês tem um sistema de resfriamento baseado em um metal líquido (NaK-78) que flui pelos canais interno e externo das barras de combustível do anel. Este design permite que a temperatura do reator seja mantida abaixo de 600 °C, o que melhora a segurança e a estabilidade do equipamento.
- Moderador de nêutrons mais eficiente: o design chinês usa um material chamado hidreto de ítrio (YH1.8) como moderador, responsável por desacelerar os nêutrons, melhorando a reação nuclear e tornando-a mais eficiente. O hidreto de ítrio é mais estável do que os moderadores nucleares tradicionais (como o hidreto de zircônio), prevenindo vazamentos perigosos de hidrogênio e aumentando a segurança e a vida útil do reator.
- Menos combustível nuclear necessário: graças ao seu design e ao uso de hidreto de ítrio como moderador, o reator chinês precisa de apenas 18,5 kg de urânio-235 em comparação com o FSP da NASA, que requer aproximadamente 70 kg de U-235, quase quatro vezes mais. A redução de peso é essencial em missões espaciais, não apenas por causa da economia de custos, mas porque os materiais nucleares estão sendo lançados pela atmosfera da Terra.
Sua vez, Estados Unidos
O reator chinês é até 75% mais eficiente do que o da NASA e promete uma vida útil de 10 anos, em comparação com os oito anos do reator americano. Esse avanço potencialmente posicionaria a China à frente dos Estados Unidos na meta de estabelecer uma presença sustentada e autossuficiente na Lua, já que a energia constante que um reator nuclear permite será essencial para poder sustentar bases habitadas a longo prazo.
Mas o design da NASA não é monolítico ou fechado. A expectativa é que, como a China fez, a agência aproveite a pesquisa de seu oponente para melhorar sua própria tecnologia. Se há uma coisa sobre corridas espaciais, é que elas aprimoram, com base em pesquisas, tecnologias que acabam sendo transferidas para outras indústrias.
Imagens | NASA
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