- قد تصبح الطاقة النووية الصغيرة التقنية الرئيسية لاستكشاف القمر.
- يمكن لهذه التقنية العمل في بيئات قاسية دون الحاجة إلى إعادة الشحن.
- يعتقد Cabauy أن الطاقة النووية الصغيرة ستعزز تطوير الاقتصاد القمري.
- تشمل التطبيقات المستقبلية مجالات مثل أجهزة تنظيم ضربات القلب وأجهزة الاستشعار الصناعية.
في أحدث حلقات برنامج "Lexicon"، قمنا بزيارة الرئيس التنفيذي ومؤسس City Labs، Peter Cabauy، لاستكشاف لماذا قد تكون الطاقة بدلاً من أنظمة الدفع هي التقنية الرئيسية في عصر استكشاف الفضاء القادم. شرح Cabauy البيئة القاسية على القمر، خاصةً الليل الذي يستمر لمدة 14 يومًا ودرجات الحرارة الباردة للغاية، والتحديات الكبيرة التي تواجه المهام القمرية طويلة الأمد، ولماذا قد تكون الطاقة النووية الصغيرة هي المفتاح للحفاظ على تشغيل المركبات والأجهزة وقاعدة القمر المستقبلية.
قال Cabauy: "القمر هو بيئة غير ملائمة للغاية. يمكن لمركبتك أن تعمل لمدة 14 يومًا فقط، لأن هذه هي مدة النهار القمري." ثم يأتي الليل القمري، حيث يستمر الظلام لمدة 14 يومًا، وتنخفض درجات الحرارة إلى ما دون مستوى النيتروجين السائل. "لقد رأينا جميعًا كيف يتم ضرب الزهور بعد وضعها في النيتروجين السائل، تخيل مدى صعوبة إبقاء المركبة على قيد الحياة في مثل هذه البيئة." وأشار إلى أن هذه هي النقطة التي تدخل فيها الطاقة النووية الصغيرة. على عكس المفاعلات النووية التقليدية، طورت City Labs مصدر طاقة صغيرًا ينتج الطاقة والحرارة من التحلل الطبيعي للثريتيوم.
"أبسط تشبيه هو أنه مثل الخلايا الشمسية، لكننا لا نستقبل الضوء، بل إشعاع بيتا." تلك الإلكترونات تولد تيارًا صغيرًا ولكنه مستمر. على الرغم من أن الإنتاج يقاس بالنانووات أو الميكرووات وليس بالكيلووات، إلا أن هذه الأنظمة لا تحتاج إلى إعادة شحن ويمكن أن تعمل لعشرات السنين. "القوة الحقيقية تكمن في أنها مستمرة، ويمكن أن تعمل في درجات حرارة قاسية."
وأكد أن هذه الأجهزة ليست بديلة لبطاريات الليثيوم. "إذا كنت تستطيع استخدام بطارية ليثيوم لإنجاز العمل المطلوب، فافعل ذلك. هذا مخصص للحالات التي لا يمكن فيها استبدال البطاريات." على العكس، تم تصميمها خصيصًا للبيئات التي لا يمكن فيها استبدال البطاريات، أو تكون التكلفة مرتفعة، أو تهدد الحياة. على سبيل المثال، يعد جهاز تنظيم ضربات القلب مثالًا. "هل ترغب حقًا في إجراء عملية جراحية إضافية؟"
التطبيقات المحتملة للطاقة النووية الصغيرة
يعتقد Cabauy أن الطاقة الكهربائية الموثوقة على المدى الطويل ستصبح واحدة من التقنيات الرئيسية لبقاء البشر بشكل دائم على القمر. "ستعزز الطاقة النووية الصغيرة تطوير الاقتصاد القمري." يأمل في عدم الاعتماد على كابلات النحاس التي تمتد لعدة أميال أو الألواح الشمسية التي تفشل في الليل القمري، بل يتخيل آلاف أو ملايين أجهزة الاستشعار الآلية موزعة على سطح القمر. "يمكنك نشر الآلاف من هذه الأجهزة في الفوهات التي تبقى في الظلام الدائم." يمكن أن توفر هذه المستشعرات الملاحة والاتصالات ورصد البيئة والبيانات العلمية، وتستمر في العمل في الأماكن التي لا تصلها الشمس.
"تخيل وجود ملايين من هذه الأجهزة الصغيرة المدفوعة بالثريتيوم على سطح القمر، هذا هو الاتجاه المستقبلي." كما يعتقد أن هذه الأجهزة يمكن أن تدعم مهام المستقبل إلى المريخ، والمركبات الشمسية، والجيل الجديد من الأقمار الصناعية الصغيرة. "نحن متحمسون لمستقبل لا يمكننا تخيله اليوم."
أحد أبطال طفولة Cabauy هو جورج واشنطن كارفر، العالم المعروف لاكتشافه مئات الاستخدامات للفول السوداني. "كان جورج واشنطن كارفر يحاول إيجاد ألف استخدام للفول السوداني." وأشار، "في City Labs، نحاول إيجاد ألف استخدام للثريتيوم." هذه العقلية شكلت كل ما تسعى إليه الشركة اليوم. وأوضح أن الثريتيوم هو نظير مشع مثالي لأنه نسبيًا غير ضار، ولديه إطار تنظيمي جاهز، وسلسلة إمداد موثوقة. "اخترنا الثريتيوم ليس بالصدفة."
اليوم، تستخدم City Labs الثريتيوم لصنع بطاريات بيتا، ومصادر حرارية، ومفاهيم دفع مستقبلية.
على الرغم من استغراق تطوير هذه التقنية عشرين عامًا، يعتقد Cabauy أن التحديات الهندسية هي جزء فقط من القصة. "كانت عملية الهندسة صعبة للغاية، لكنني أعتقد أن التحديات التنظيمية كانت بنفس القدر من الصعوبة." تركز ابتكارات الشركة ليس فقط على جعل الأجهزة تعمل، ولكن أيضًا على جعلها آمنة بما يكفي لتلبية الإطار التنظيمي الحالي. "وجدنا أنفسنا نتجه نحو التنظيم والتوسع التجاري في الهندسة." أدت هذه الأعمال في النهاية إلى ما وصفه بمعلم كبير. "نحن نتجاوز عتبة الفضاء النووي لنصبح الشركة الأولى القادرة على إطلاق الأجهزة النووية تجاريًا."
ربما كانت أكثر الأجزاء إثارة للاهتمام في الحديث ليست مرتبطة بالتكنولوجيا النووية. شارك Cabauy بعض المعلومات الصادقة حول أكثر الفترات ظلامًا في تاريخ الشركة. "كانت سنة سيئة." تذكر كيف كادت City Labs أن تغلق في عام 2017. "أخبرت زوجتي، 'لقد استسلمت. لا أستطيع الاستمرار في ذلك بعد الآن.'" وفي صباح اليوم التالي، حصل على إدراك مختلف. "قلت، 'حسنًا... لا يمكنني الاستسلام. أنا فقط لا أعرف كيف أفعل ذلك.'" كانت الشركة حتى تفتقر إلى الأموال لإغلاق منشآتها، ولم يكن أمامها خيار سوى الاستمرار في الوجود.
قال إن ما تغير هو عقليته. "عندما تأتي الفرصة، سأقول فقط نعم." لم يعد يحلل كل قرار كعالم فيزياء، بل عاد إلى فضول طفولته. "قررت العودة إلى ذلك المخترع الطفولي." بشكل غير متوقع، بدأ الناس في تقديم المساعدة. "بدأت أدرك أن المساعدة ليست مجرد دفع الناس للعمل." قال، "بل هي الرؤية التي تقودنا إلى أين." أثبت هذا التحول أنه محوري. "سيكون الناس مستعدين لتقديم المساعدة." قال، "كل ما كنت بحاجة للقيام به هو أن أقول نعم." بعد فترة وجيزة، بدأت العقود تتدفق من قسم الفضاء في Lockheed Martin ومصنعي الأجهزة الطبية، مما وضع City Labs على مسار التطور الحالي.
تطور التكنولوجيا المستقبلية
على الرغم من أن استكشاف القمر استحوذ على معظم المناقشات، يعتقد Cabauy أن الطاقة النووية الصغيرة ستجد تطبيقات في أماكن أقرب إلينا. وأكد على مجالات مثل مراقبة حفر النفط والغاز، وأجهزة الاستشعار الصناعية، وزرع الأجهزة الطبية من الجيل التالي. وهو متحمس بشكل خاص لأجهزة تنظيم ضربات القلب اللاسلكية. "إذا كنت ترغب في تصغيرها إلى حجم حبة الأرز، فقد تكون الطاقة النووية هي الخيار الأفضل." كما أشار إلى أن الأبحاث تستكشف مصادر الطاقة الضوئية الصغيرة المدفوعة بالثريتيوم، والتي تهدف إلى المساعدة في الوقاية من اعتلال الشبكية السكري، مما قد يبطئ فقدان البصر لدى المرضى.
عند النظر إلى المستقبل، لا يزال Cabauy يركز على المعالم التي ستصل إليها City Labs قريبًا، بما في ذلك إطلاق مهمة القمر الصناعي Bohr. "نحن نفتح هذا العصر النووي في الفضاء." ومع ذلك، فإن طموحاته لا تقتصر على City Labs نفسها. "أريد أن تكون City Labs رائدة في مجال الطاقة النووية الصغيرة." قال، "لكن هذا ليس فقط نحن. هناك العديد من الآخرين الذين يستخدمون هذه التقنية للبحث عن التطبيقات وحالات الاستخدام، وهي أشياء لا يمكن لخيالنا اليوم تصورها."
أهمية الطاقة النووية الصغيرة في استكشاف الفضاء
تطوير تقنية الطاقة النووية الصغيرة أمر بالغ الأهمية لاستكشاف القمر وغيرها من البيئات القاسية. مع زيادة الطلب على استكشاف الفضاء، لم تعد طرق إمداد الطاقة التقليدية قادرة على تلبية متطلبات المهام طويلة الأمد. توفر الطاقة النووية الصغيرة مصدر طاقة دائم ومستقر، يمكن أن يعمل في درجات حرارة قاسية، وهو أمر لا غنى عنه لقاعدة القمر المستقبلية وغيرها من المهام الكوكبية. بالإضافة إلى ذلك، فإن نطاق تطبيق هذه التقنية لا يقتصر على الفضاء، بل يمكن أن يمتد إلى المجالات الطبية والصناعية، مما يظهر إمكانياتها وأهميتها الواسعة.