Por que os EUA estão correndo para construir um reator nuclear na Lua

A NASA está acelerando um plano para construir um reator nuclear na Lua até 2030, sob uma nova diretriz do administrador interino da agência, Sean Duffy.

O plano revive um sonho de décadas de ampliar a energia nuclear no espaço, uma mudança que desbloquearia possibilidades futurísticas e testaria diretrizes legais e regulatórias sobre o uso de recursos e ambientes extraterrestres.

Duffy, que também atua como secretário de transportes do presidente Donald Trump, enquadrou a posição de primeiro a colocar um reator na superfície lunar como uma competição imperdível em uma nova corrida lunar. "Desde março de 2024, China e Rússia anunciaram, em pelo menos três ocasiões, um esforço conjunto para colocar um reator na Lua até meados da década de 2030", disse Duffy na diretriz , datada de 31 de julho.

"O primeiro país a fazer isso poderia potencialmente declarar uma zona de exclusão, o que inibiria significativamente os Estados Unidos de estabelecer uma presença planejada da Artemis se não chegasse lá primeiro", acrescentou ele, referindo-se ao programa Artemis da NASA, que visa pousar humanos na Lua nos próximos anos.

A diretiva estabeleceu um roteiro para projetar, lançar e implantar um reator operacional de 100 quilowatts no Polo Sul lunar dentro de cinco anos, que seria construído com parceiros comerciais (para efeito de comparação, 100 quilowatts poderiam abastecer cerca de 80 residências americanas). Embora as especificações sejam, bem, especulativas neste momento, 100 quilowatts representam um aumento drástico de potência em comparação com os geradores nucleares básicos que abastecem os rovers e sondas espaciais de Marte , que normalmente operam com apenas algumas centenas de watts, o equivalente a uma torradeira ou uma lâmpada.

As implicações seriam transformadoras, "não apenas para a Lua, mas para todo o sistema solar", afirma Bhavya Lal, que anteriormente atuou como administrador associado de tecnologia, política e estratégia da NASA e tecnólogo-chefe interino. Instalar um reator nuclear na Lua permitiria à indústria espacial "começar a projetar sistemas espaciais em torno do que queremos fazer, não do que pequenas quantidades de energia nos permitem fazer. É o mesmo salto que ocorreu quando as sociedades terrestres migraram da luz de velas para a eletricidade da rede elétrica".

Estabelecer uma usina nuclear na Lua até 2030 não será fácil, mas muitos especialistas acreditam que isso está ao nosso alcance.

“Quatro anos e um pouco é um prazo muito curto”, mas “a tecnologia está aí”, diz Simon Middleburgh, professor de materiais nucleares e codiretor do Nuclear Futures Institute da Universidade de Bangor, no Reino Unido.

A questão até agora não tem sido necessariamente a prontidão tecnológica, mas a falta de demanda para missões com reatores fora da Terra ou incentivos políticos para forçar sua conclusão. Esse cálculo está mudando agora.

“Investimos há mais de 60 anos e gastamos dezenas de bilhões de dólares, e a última vez que lançamos algo foi em 1965”, diz Lal, referindo-se à missão SNAP-10A da NASA, que foi o primeiro reator nuclear lançado ao espaço. “Acho que o grande momento de mudança foi no ano passado, quando a NASA, pela primeira vez em sua história, selecionou a energia nuclear como a principal tecnologia de geração de energia de superfície para missões tripuladas a Marte.”

“Agora há uma certeza política que não tínhamos antes”, acrescenta. “Por último, mas não menos importante, o setor privado não está apenas interessado em usar a energia nuclear espacial, mas também em fornecer energia nuclear espacial.” Tanto startups quanto empresas aeroespaciais estabelecidas, como a Boeing e a Lockheed Martin, estão pesquisando o uso da energia nuclear no espaço. “Há muitas peças do quebra-cabeça que se encaixaram de forma positiva, para as quais podemos realmente nos mover.”

O programa Artemis da NASA deve lançar as bases para uma base permanente no Polo Sul lunar e tecnologias pioneiras para avançar para Marte, embora seu futuro seja incerto . Independentemente disso, as necessidades energéticas de qualquer missão tripulada em ambientes exóticos como a Lua, onde as noites duram duas semanas e as temperaturas variam muito, exigem energia constante e abundante.

“A gravidade lunar e as oscilações térmicas são brutais”, diz Lal. “As temperaturas diurnas ficam em torno de 100 graus Celsius. À noite, são próximas do zero absoluto. Todos os componentes eletrônicos precisam ser resistentes à radiação. Embora, para ser sincero, os maiores riscos não sejam técnicos. O maior risco é manter esse impulso e o objetivo da missão.”

Entra em cena a China, que também planeja uma base lunar no Polo Sul. Esta região é rica em recursos e gelo de água, o que a torna um local atraente para exploração e uma potencial presença permanente, e a China está em negociações com a Rússia para firmar uma parceria na construção de um reator lá até 2035. Esses desenvolvimentos mobilizaram autoridades da NASA, do Departamento de Defesa e do Departamento de Energia a entrarem na corrida.

“Isso poderia ser feito, porque nos saímos muito bem aqui nos EUA quando temos um adversário forte, e não temos um há 40 anos”, diz Mohamed El-Genk, professor de engenharia nuclear e diretor fundador do Instituto de Estudos Espaciais e de Energia Nuclear da Universidade do Novo México. “Mas muitas coisas precisam ser resolvidas para que isso aconteça.”

A diretriz de Duffy incluiu poucos detalhes sobre o projeto ou a escala do reator planejado, e ninguém sabe quais conceitos podem surgir nos próximos meses.

“Para promover ainda mais a competição dos EUA e a liderança da superfície lunar sob a campanha Artemis, a NASA está se mobilizando rapidamente para avançar no desenvolvimento de energia de superfície por fissão”, disse Bethany Stevens, secretária de imprensa da sede da NASA, em um e-mail à WIRED. “Essa tecnologia crucial apoiará a exploração lunar, fornecerá geração de energia de alta potência em Marte e fortalecerá nossa segurança nacional no espaço. Entre os esforços para avançar no desenvolvimento, a NASA designará um novo executivo de programa para gerenciar esse trabalho, bem como emitirá uma Solicitação de Proposta à indústria em até 60 dias. A NASA divulgará detalhes adicionais sobre essa proposta no futuro.”

A diretiva ecoa as conclusões de um relatório recente sobre energia nuclear espacial, coescrito por Lal e o engenheiro aeroespacial Roger Myers, que incluiu a opção “Go Big or Go Home” para construir um reator de 100 kW na Lua até 2030.

Este projeto de 100 kW seria "aproximadamente equivalente a enviar dois elefantes africanos adultos à Lua com um guarda-chuva dobrável do tamanho de uma quadra de basquete, exceto que os elefantes produzem calor e o guarda-chuva não serve para fazer sombra, mas sim para despejar calor no espaço", disse Lal em um e-mail de acompanhamento à WIRED.

A NASA também pode se inspirar em seu esforço mais recente para desenvolver um reator lunar, conhecido como conceito de Energia de Superfície de Fissão , iniciado em 2020. O plano era construir um reator de 40 kW que seria implantado de forma autônoma na superfície lunar. Embora ainda não esteja claro quais empresas ganharão contratos para construir o novo reator de 100 kW, o precursor de 40 kW envolveu a contribuição de uma série de organizações, incluindo Aerojet Rocketdyne, Boeing e Lockheed Martin do setor aeroespacial; as empresas nucleares BWXT, Westinghouse e X-Energy; a empresa de engenharia Creare; e as empresas de tecnologia espacial Intuitive Machines e Maxar.

As empresas contratadas para o projeto não conseguiram atender ao requisito de massa máxima de 6 toneladas métricas durante a fase inicial do conceito. Mas a diretriz de Duffy pressupõe que o reator seria entregue por um módulo de pouso de classe pesada, capaz de transportar cargas úteis de até 15 toneladas métricas.

O reator de 100 kW, o combustível de urânio, os radiadores e outros componentes poderiam ser entregues em múltiplos lançamentos e pousos. A usina poderia ser instalada dentro de uma cratera lunar ou até mesmo no subsolo, para evitar contaminação em caso de acidente.

“A Lua apresenta sérios desafios de engenharia”, disse Carlo Giovanni Ferro, engenheiro aeroespacial e pesquisador da Universidade Politécnica de Turim, na Itália, em um e-mail à WIRED. “Sem atmosfera, não há resfriamento por convecção — não se pode depender do fluxo de ar sobre os componentes, como os sistemas terrestres fazem — para a rejeição do excesso de calor.”

Ferro acrescenta que a gravidade lunar, que é um sexto da terrestre, afetaria a dinâmica dos fluidos e a transferência de calor, e que o regolito lunar — a camada de poeira e pequenas rochas que reveste a superfície lunar — é pegajoso e eletrostático, podendo interferir em radiadores e outros componentes. "É provavelmente viável do ponto de vista técnico — mas continua sendo altamente ambicioso", diz ele sobre os planos propostos pela NASA.

Todas as tecnologias nucleares exigem restrições de segurança rigorosas, especialmente aquelas destinadas a lançamentos de foguetes explosivos e pousos em ambientes alienígenas.

“É muito importante que um grupo de especialistas se reúna e apresente os requisitos para abordar todas as preocupações”, diz El-Genk. “A melhor maneira não é dar soluções para problemas potenciais, mas sim perguntar: podemos evitar problemas potenciais por meio do design?”

Para tanto, a implantação de um reator lunar — pela NASA, China ou alguma outra entidade — estará sujeita a rigorosos padrões regulatórios em todas as fases. Por exemplo, o combustível de urânio provavelmente estará contido em camadas protetoras resistentes em caso de falha do foguete.

"A razão pela qual temos regulamentação é por questões de segurança", diz Middleburgh. "Não queremos que os astronautas fiquem sem energia. Não queremos que eles sofram um acidente lá em cima do qual não possamos nos recuperar. Isso seria um desastre absoluto."

“Isso será regulamentado até os dentes”, continua ele. “Quem regulamenta é uma questão, mas, independentemente disso, eles não vão simplesmente começar a publicar coisas que não foram bem pensadas e demonstradas como seguras. Isso seria o fim do programa.”

Além de desenvolver uma estratégia de segurança robusta, a corrida para levar a energia nuclear à Lua abrirá novos caminhos em leis e políticas espaciais. Qualquer nação ou entidade que chegar lá primeiro provavelmente estabelecerá o que a diretiva chama de "zona de exclusão" para fins de segurança. Essas zonas, que podem abranger alguns quilômetros quadrados, impediriam que concorrentes entrassem no mesmo espaço.

Tais atividades devem estar em conformidade com as diretrizes estabelecidas pelo Tratado do Espaço Exterior, que estabelece que os corpos celestes só podem ser usados para fins pacíficos e que a exploração e o uso do espaço exterior devem ser realizados em benefício “de toda a humanidade”.

"Não creio que haja qualquer violação de qualquer tratado", diz Lal. "Trata-se mais de uma exclusão funcional que pode ser devida a riscos de radiação, controles térmicos ou protocolos de acidentes. Na verdade, seria justificada pelo Artigo Nove do Tratado do Espaço Exterior, como necessária para evitar interferências prejudiciais."

"Eles não vão reivindicar soberania", acrescenta. "Não estamos dizendo que isso seja algum tipo de apropriação de terras."

A energia nuclear espacial parece estar no horizonte há gerações, mas muitos especialistas acreditam que seu momento finalmente chegou e que devemos aproveitar enquanto o ferro (ou melhor, o urânio) está quente. Se os reatores nucleares se consolidarem no espaço, isso turbinará as possibilidades da exploração e da indústria.

“Quando temos esse tipo de poder, estamos falando de infraestruturas de superfície permanentes na Lua e em Marte, sistemas de mineração lunar, sistemas de mineração marcianos para extrair oxigênio, água e propelente em habitats humanos reais — não apenas para sobrevivência, mas para habitabilidade”, diz Lal. “Podemos fazer ciência em escala. Não precisamos miniaturizar nossos instrumentos para que não consumam muita energia, sejam radares ou sismômetros.

"É a base para a descoberta do sistema solar", acrescenta. "É essa a parte que me deixa realmente animada."

As primeiras nações a instalar com sucesso um reator na Lua terão um papel descomunal na construção desse futuro — e os prováveis participantes estão acelerando seus motores.

“A nova corrida espacial não é sobre chegar primeiro à Lua”, diz Ferro. “É sobre quem fica.”