Milano Santa Giulia – foto F. Bottini
A fine agosto la NASA ha chiesto ai propri contractor di progettare e costruire un reattore nucleare in grado di effettuare un viaggio spaziale e funzionare senza presenza umana al polo sud lunare. Potrebbe sembrare fantascientifico, ma l’ente spaziale calcola di dover effettuare il lancio entro dicembre 2030. E c’è un motivi di questa fretta. La Russia prevede un proprio reattore lunare funzionante entro il 2036 nel quadro di una segreta alleanza con la Cina. NASA accelera i programmi per superare gli avversari. La corsa è quella dell’esplorazione spaziale del futuro prossimo. Stati Uniti e Cina vogliono essere i primi a insediare una base lunare, trovare risorse come il ghiaccio, e da lì partire per l’esplorazione del sistema solare. Vitale dunque il controllo sul satellite e al centro di questa ambizione le superpotenze collocano il reattore nucleare.
Che dovrebbe essere attivato solo dopo l’insediamento sul satellite. Ma alcuni tra i principali studiosi di settore avvertono come i governi si stiano muovendo con troppa fretta, in una epoca di esplorazioni spaziali che ha già sperimentato troppi grandi disastri. Negli ultimi sei anni sono esplosi molti razzi sia cinesi che americani che russi, oltre al dispositivo di atterraggio ancora russo schiantatosi sulla superficie lunare. Regolarmente cascano sulla Terra rottami spaziali. Un incidente può causare reazioni a catena con gravi conseguenze. Parti di reattore in caduta potrebbero spargere materiali radioattivi, come già successo in Canada a fine anni ’70. Una esplosione, una fusione, sulla superficie della Luna potrebbe rendere totalmente inaccessibili intere regioni.
«Ci sarà sempre una corsa allo spazio, e se si mette l’energia nucleare nell’equazione si aumenta a dismisura il pericolo» giudica Edwin Lyman,responsabile per le questioni della sicurezza della Union of Concerned Scientists. Una rassegna delle specifiche tecniche, delle ricerche accademiche e della documentazione amministrativa, unita a colloqui con esponenti del settore, pubblici privati, divulgatori, offre un quadro abbastanza chiaro di come Cina, Russia e Stati Uniti stiano gestendo le proprie ambizioni nucleari. E contribuisce anche a spiegare aspetti essenziali dell’accordo Cina-Russia per lo spazio, alleanza molto voluta dai Presidenti Xi Jinping e Vladimir V. Putin. Il nucleare sembra l’unico aspetto che la Cina ha delegato al proprio partner per il progetto lunare. Nessun paese ha più esperienza della Russia in questo ambito. Ha lanciato in orbita più di trenta reattori, soprattutto tra gli anni ’70 e ’80, sui satelliti di epoca guerra fredda, ed è anche molto avanti nel nucleare civile. La Russia controlla la principale scorta di quello che viene considerato il più sicuro carburante nucleare per le missioni spaziali. Quell’uranio non arricchito che scarseggia negli Stati Uniti.
«La Russia non ha praticamente alcun concorrente nel campo dell’energia nucleare spaziale» dichiara all’agenzia Tass Mikhail Kovalchuk, president dell’Istituto Kurchatov. Kurchatov, ente di ricerca, collabora alla progettazione del reattore lunare. NASA insegue. Ha lanciato un reattore nel 1965, poi disattivato dopo qualche incidente non specificato al vettore. Gli Stati Uniti hanno investito oltre venti miliardi di dollari in programmi nucleari spaziali da allora, ma senza alcun reattore lanciato. La corsa per la conquista della Luna ha a che fare sia col potere dispiegato che con l’esplorazione. Il Presidente Trump considera la superiorità nello spazio centrale per la sua «America First». Anche Xi e Putin hanno dichiarato qualcosa di simile. La base permanente sulla Luna richiede energia affidabile. Quella nucleare non ha bisogno della luce del sole e il generatore non è ingombrante. Ben progettato funziona senza alcun intervento umano, concordano NASA e istituto Kurchatov.
Per i primi anni sia Stati Uniti che Cina avranno bisogno di energia sufficiente solo a mantenere un determinata temperatura e ricaricare i veicoli automatici di superficie. Per questo bastano impianti solari e a radioisotopi, quelli che convertono in elettricità la radioattività naturale. USA Russia e Cina già usano questo sistema. Ma allargandosi l’operatività di una base lunare c’è bisogno di molta più energia di quella producibile con questi sistemi. I pannelli solari non funzionano durante la notte lunare di due settimane. Per funzionare qualunque sistema di generazione deve poter reggere temperature variabili fra 54 e -203 gradi centigradi.
Mosca ha incaricato i propri enti statali per la realizzazione di un reattore lunare, Selena, entro il 2036, per alimentare le basi in condivisione con la Cina. Selena dovrà essere in grado di generare 10 kilowatt e operare autonomamente per dieci anni. Parte dalle caratteristiche di un altro reattore progettato e sperimentato per l’Artico. NASA accelera i tempi temendo che il reattore Russo-Cinese insediato possa diventare un fattore di esclusione pratica dalla Luna. Il suo Lunar Reactor 1 dovrebbe produrre 20 kilowatt (l’equivalente del consumo di sedici abitazioni americane) e lavorare autonomamente per cinque anni. In primo luogo NASA programma di utilizzare l’energia nucleare per il veicolo destinato a Marte nel dicembre 2028. Cosa mai tentata. Parallelamente, anche il Pentagono intende sviluppare un proprio reattore spaziale sia per l’orbita che per la Luna, secondo la Casa Bianca.
Milano Quintosole – foto F. Bottini
Le scadenze vengono ripetutamente spostate, pochi esperti ritengono che verranno rispettate. Nessuno è dotato di un sistema di atterraggio sperimentato in grado di scaricare un carico pesante di materiali potenzialmente radioattivi su un terreno accidentato come quello lunare. Nessuno ha mai operato su un reattore a bassa gravità. Le basi lunari non sono state costruite, e il loro fabbisogno elettrico è questione aperta a qualunque valutazione. Ecco perché gli esperti spiegano come nei progetti ogni parte può ancora cambiare. «Non esiste alcuna certezza oggi» commenta Julien de Troullioud de Lanversin, scienziato nucleare e professore all’Università di Scienza e Tecnologia di Hong Kong. Stati Uniti e Russia affermano che i loro reattori non saranno operativi – gli studiosi dicono non irradianti — fino all’arrivo sulla Luna. Questo ridurrebbe il rischio. Secondo gli ingegneri nucleari l’uranio «freddo» è poco pericoloso anche se cade sulla Terra.
Ma qualcosa può anche andare storto, specie con le esplosioni controllate di un decollo di razzo. «È il momento in cui c’è molto rischio» commenta Leopold Summerer, a capo del gruppo di lavoro delle Nazioni Unite sull’energia nucleare nello spazio. Abbiamo avuto parecchi incidenti durante i lanci e quindi siamo in possesso di parecchi dati su quel che può non funzionare». Per esempio se un reattore cade nell’oceano. L’acqua rallenta i neutroni aumentando la probabilità che si scindano degli atomi. Provocando potenzialmente un’ecatombe se il reattore entra in fase critica, la reazione a catena, gli atomi che si scindono e rilasciano radiazioni. Un rischio reale visto che la maggior parte delle basi di lancio si trovano vicine alla costa.
Secondo gli esperti è ciò che accadde probabilmente in Russia nel 2019, quando un missile da crociera a propulsione nucleare fallì il lancio cadendo nel Mar Bianco. Durante il tentativo di recupero si verificò una reazione nucleare, secondo il Dipartimento di Stato USA. Almeno cinque operatori morti (la Russia nega tutto anche che il missile fosse spinto da un reattore). Le indicazioni specifiche della NASA per i progetti intendono prevenire problemi del genere. Rosatom, compagnia statale russa per l’energia nucleare, non risponde alle nostre domande dichiarando che si tratta di informazioni riservate. L’Istituto Kurchatov, responsabile della parte scientifica, e Roscosmos, per i programmi spaziali russi, egualmente non rispondono. Lo stesso per il Ministero degli Esteri cinese e la corrispettiva Agenzia Spaziale.
L’altro rischio è un malfunzionamento che potrebbe riportare il reattore sulla Terra. Nel 1978, il rientro incontrollato del satellite russo alimentato nucleare, Kosmos 954, ha sparso materiale radioattivo su 124.000kmq di territorio del Canada settentrionale. In un anno di lavori di bonifica era stato recuperato soltanto lo 0,1% del materiale. Negli Stati Uniti il controllo dei reattori è affidato agli esperti di sette enti diversi, ma è impossibile escludere incidenti: «La definizione di incidente è qualcosa che non va secondo i programmi» commenta R. Scott Kemp, professore associato di scienze nucleari e ingegneria al Massachusetts Institute of Technology.
Kemp aggiunge che sulla Luna gli incidenti sono ancora più probabili. Sulla Terra i reattori sono contenuti imbozzolati dentro strutture, che diventano però troppo tecnicamente complesse e costose da realizzare sulla Luna. Secondo NASA il suo reattore è schermato, ma non è chiaro come. I reattori lunari hanno attorno uno spazio di sicurezza per ridurre il rischio ad astronauti e macchinari. Ma con poca schermatura anche incidenti di entità minore emettono radiazioni, continua Kemp. Sul nostro satellite non c’è vento, ma la bassa gravità favorisce lunghi spostamenti di detriti in caso di esplosione. Sulla Terra, a fine vita disattivare un reattore è complesso, ci vogliono anni. Sulla superficie lunare sia NASA che gli enti nucleari russi intendono semplicemente abbandonare i materiali radioattivi.
«In una competizione non si vuole essere intralciati da problemi per cui non si trova soluzione» chiarisce de Troullioud, lo scienziato nucleare di Hong Kong. In tutti i documenti tecnici e organizzativi, NASA afferma di utilizzare carburante nucleare non arricchito e sicuro in reattori di concezione avanzata. Ma secondo alcuni esperti a complicare le cose ci si mettono la geopolitica e le scadenze troppo ravvicinate. L’ultimo reattore spaziale testato da NASA nel 2018, usava uranio arricchito, più leggero ed economico di altri carburanti per i lanci. Ma la prima amministrazione Trump ha ostacolato l’uso di questo propellente nel timore che si potesse trasformare in un’arma. Oggi NASA vorrebbe utilizzare un carburante detto uranio ad alto dosaggio e basso arricchimento [high-assay low-enriched, HALEU], materiale a scarsa disponibilità negli USA. La Russia è il principale produttore, ma gli Stati Uniti dal 2024 hanno proibito di importarlo per la guerra in Ucraina.
I documenti NASA dicono che dovrebbe toccare al Ministero dell’Energia di provvedere il carburante a basso arricchimento per i reattori spaziali. Ma resta molto difficile produrne a sufficienza. L’alleanza russo-cinese non spiega quale tipo di carburante intenda usare. I vecchi reattori russi funzionavano a uranio arricchito. «Ci vuole molto poco, e un po’ di esplosivo, per farne un’arma» commenta il deputato Democratico dell’Illinois, Bill Foster, fisico che si è efficacemente opposto all’uso di uranio arricchito nei reattori spaziali. Uno dei grandi contractor della NASA, Space Nuclear Power Corporation, sta sviluppando un reattore che usa uranio arricchito, ma il portavoce preferisce non rilasciare dichiarazioni «data la natura fortemente concorrenziale» dei progetti in corso.
Il programma spaziale USA potrebbe essere una manna per le compagnie che producono micro-reattori, in grado di generare fino a 10 megawatt di elettricità. Reattori troppo piccoli (e costosi) per rispondere alle domande di energia di un data center, ma che hanno trovato una interessante nicchia nelle applicazioni spaziali e militari. Il mese scorso il marchio che collabora col Pentagono, Antares, è stato selezionato per sviluppare e testare un micro-reattore specificamente rivolto allo spazio. Antares è stata tra le prime a sperimentare quest’estate dei reattori per conto del Ministero dell’Energia. Affermano di voler partecipare ai programmi lunari di NASA e Pentagono. Finiranno sulla Luna dei micro-reattori, ma non ne esistono pronti e testati. Non sono ancora state risolte questioni essenziali di sicurezza – smaltire il calore, schermature, mantenimento dell’integrità strutturale — per l’uso nello spazio che prevede forme compatte e peso contenuto.
«Insediare un reattore sulla Luna è una cosa fattibile» dichiara Katy Huff, a capo del dipartimento di fisica e ingegneria nucleari all’Università del Wisconsin-Madison. Ma più aumenta l’energia necessaria, più difficile costruire quei reattori. Lanciati nella corsa alla concorrenza per chi arriva prima, i governi secondo Huff forse meglio avrebbero fatto a collaborare invece tra di loro. «Mi piacerebbe vedere più cooperazione internazionale per lo spazio. È così che si fanno dei passi avanti scientifici senza le contrapposizioni della politica internazionale».
da: The New York Times, 10 ottobre 2026; Titolo originale: Moon race goes nuclear – Traduzione di Fabrizio Bottini
