Tanta fretta ha un motivo. La Russia punta ad avere un reattore lunare operativo entro il 2036, nell’ambito di un progetto di collaborazione con la Cina. La Nasa ha accelerato i tempi per battere i rivali.

È una corsa per il futuro dell’esplorazione spaziale. Stati Uniti e Cina vogliono essere i primi a stabilire una base sulla Luna, a cercare risorse come il ghiaccio d’acqua e a lanciare missioni nel Sistema solare. Perciò controllare l’accesso alla Luna è fondamentale. Entrambe le superpotenze ritengono che un reattore nucleare sia essenziale per questa ambizione.

I due paesi prevedono di attivare i reattori solo dopo aver raggiunto la Luna. Ma alcuni scienziati avvertono che i governi si stanno muovendo troppo rapidamente, in un’epoca di esplorazione spaziale che ha già registrato gravi incidenti. Negli ultimi sei anni diversi razzi cinesi, statunitensi e russi hanno avuto guasti e sono esplosi, e un lander russo si è schiantato sulla Luna. I detriti spaziali precipitano regolarmente sulla Terra.

Gli imprevisti rischiano di innescare reazioni a catena con conseguenze disastrose. I frammenti di un reattore possono disperdere materiale radioattivo, come successe in Canada alla fine degli anni settanta. Un’esplosione o una fusione del nocciolo sulla superficie lunare rischierebbero di rendere inaccessibili intere regioni.

“Ci sarà sempre una corsa allo spazio, e se si aggiunge anche l’energia nucleare potrebbe prendere una piega più pericolosa”, ha dichiarato Edwin Lyman, direttore del settore sicurezza dell’energia nucleare presso la Union of concerned scientists.

Un’analisi delle specifiche tecniche, dei materiali relativi ad acquisti e appalti e della ricerca accademica, insieme a interviste con addetti ai lavori, funzionari governativi e critici, offre un quadro chiaro di come Cina, Russia e Stati Uniti stiano cercando di realizzare la loro ambizione nucleare, e contribuisce a spiegare un aspetto cruciale della partnership spaziale sino-russa.

L’energia nucleare sembra essere l’unico aspetto essenziale che la Cina ha delegato al suo partner nel progetto lunare. Nessun paese ha più esperienza della Russia in questo campo. Ha mandato in orbita più di trenta reattori a bordo di satelliti durante la guerra fredda, ed è all’avanguardia nel settore del nucleare civile. La Russia controlla le maggiori riserve del combustibile nucleare considerato più sicuro per le missioni spaziali, l’uranio non altamente arricchito, che negli Stati Uniti invece scarseggia. “La Russia non ha concorrenti nel campo dell’energia nucleare spaziale”, ha dichiarato all’agenzia di stampa russa Tass Michail Kovalčuk, presidente dell’istituto Kurčatov, che collabora alla progettazione di un reattore lunare.

La Nasa sta cercando di recuperare lo svantaggio. L’agenzia aveva lanciato un reattore nel 1965, ma lo aveva disattivato dopo un guasto. Da allora gli Stati Uniti hanno speso più di venti miliardi di dollari per i programmi nucleari spaziali, ma non hanno più mandato in orbita un reattore.

La corsa al reattore lunare è una dimostrazione di potenza ma è anche funzionale all’esplorazione. Qualunque base permanente sulla Luna richiede una fonte di energia affidabile. I reattori nucleari non hanno bisogno della luce solare per funzionare e possono essere compatti. Secondo la Nasa e l’istituto Kurčatov, con una progettazione adeguata la necessità di intervento umano può essere minima.

Nei primi anni, agli Stati Uniti e alla Cina basterebbe l’energia necessaria per impedire che le apparecchiature si raffreddino troppo e ricaricare le batterie dei veicoli. E per questo prevedono di usare l’energia solare e sistemi di alimentazione a radioisotopi, che convertono in elettricità il calore prodotto dal naturale decadimento radioattivo degli isotopi del plutonio. Stati Uniti, Russia e Cina hanno già usato questi sistemi nello spazio.

Ma una base lunare più estesa richiederebbe molta più energia di quella che questi sistemi sono in grado di generare. I pannelli solari non funzionerebbero durante le notti lunari, che durano più di due settimane terrestri. Qualunque sistema di alimentazione vicino al polo sud della Luna dovrebbe resistere a sbalzi di temperatura da più 54,5 a meno 203 gradi.

Mosca ha incaricato le sue agenzie statali di consegnare entro il 2036 un reattore lunare, chiamato Selena, che dovrà alimentare le stazioni lunari guidate dalla Cina. Selena genererebbe fino a dieci kilowatt di elettricità, potrebbe funzionare autonomamente per un decennio e condividerebbe alcune caratteristiche di un reattore progettato per l’Artico.

La Nasa ha accelerato i tempi, temendo che un reattore russo-cinese possa creare una zona di esclusione di fatto sulla Luna. Il Lunar reactor 1 della Nasa dovrebbe produrre venti kilowatt di elettricità (all’incirca il consumo di 16 abitazioni) e funzionare per cinque anni senza alcun intervento.

Come primo passo, la Nasa prevede di usare l’energia nucleare per inviare un veicolo spaziale verso Marte nel dicembre 2028, un’impresa finora mai realizzata. Parallelamente, stando a quanto dichiarato dalla Casa Bianca, il Pentagono intende sviluppare propri reattori spaziali da piazzare in orbita e sulla Luna.

Le date previste sono slittate ripetutamente e pochi si aspettano che le scadenze saranno rispettate. Nessuno dispone di un lander collaudato in grado di depositare materiale pesante e potenzialmente radioattivo sull’accidentato terreno lunare. Nessuno ha mai installato un reattore in condizioni di bassa gravità.

Le basi lunari non sono state ancora costruite e non è chiaro di quanta energia avrebbero bisogno. Per questo gli esperti sostengono che i progetti potrebbero cambiare. “Al momento non c’è niente di sicuro”, ha dichiarato Julien de Troullioud de Lanversin, scienziato nucleare e professore alla Hong Kong university of science and technology.

Gli Stati Uniti e la Russia dicono che i loro reattori rimarrebbero inattivi fino al loro arrivo sulla Luna. Questo ridurrebbe i rischi. Gli ingegneri nucleari sostengono che l’uranio non ancora usato comporterebbe un pericolo radioattivo minimo anche se dovesse precipitare sulla Terra.

Ma le cose possono andare storte, soprattutto durante il lancio: “Quello è il momento in cui si rischia molto”, ha detto Leopold Summerer, che dirige un gruppo di lavoro delle Nazioni Unite sull’energia nucleare nello spazio.

Prendiamo, per esempio, un reattore che finisce nell’oceano. L’acqua rallenta i neutroni, rendendo più probabile che scindano gli atomi. Questo potrebbe innescare una reazione a catena in cui gli atomi si scindono liberando radiazioni. Il rischio è concreto perché la maggior parte delle piattaforme di lancio si trova vicino a uno specchio d’acqua.

Gli esperti nucleari dicono che probabilmente questo è già successo in Russia nel 2019, quando un missile da crociera a propulsione nucleare precipitò nel mar Bianco. Quando i ricercatori tentarono di recuperarlo, secondo il dipartimento di stato statunitense si verificò una reazione nucleare. Morirono almeno cinque persone. La Russia ha negato queste affermazioni.

Le specifiche della Nasa richiedono un progetto che possa scongiurare simili incidenti. La Rosatom, l’azienda statale russa per l’energia nucleare, si è rifiutata di commentare, dichiarando che il suo programma spaziale è riservato. L’istituto Kurčatov e la Roscosmos, responsabile del programma spaziale russo, non hanno risposto alle domande, così come il ministero degli esteri cinese e la China manned space agency, l’agenzia per i voli spaziali con equipaggio.

L’altro rischio è un malfunzionamento che potrebbe riportare il reattore sulla Terra dopo il suo uso. Nel 1978 il rientro incontrollato di un satellite russo alimentato dall’energia nucleare, il Cosmos 954, disperse materiale radioattivo su quasi 125mila chilometri quadrati nel nord del Canada.

Negli Stati Uniti ogni reattore spaziale dovrebbe essere esaminato dagli esperti di sette agenzie. Ma è impossibile escludere completamente gli incidenti. “Per definizione in un incidente le cose non vanno secondo i piani”, ha dichiarato R. Scott Kemp, professore associato di scienza e ingegneria nucleare al Massachusetts institute of technology.

Kemp ha affermato che gli incidenti sarebbero più probabili sulla Luna. Sulla Terra i reattori sono racchiusi all’interno di strutture di contenimento, ma costruirle sulla Luna sarebbe estremamente costoso e complesso. La Nasa ha dichiarato che il suo reattore sarebbe schermato, anche se non è chiaro in che modo.

Con un contenimento limitato, anche i piccoli incidenti produrrebbero una ricaduta radioattiva molto maggiore, ha affermato Kemp. Sulla Luna non c’è vento, ma a causa della minore gravità dopo un’esplosione i detriti possono spargersi su grandi distanze.

Sulla Terra, quando un reattore ha concluso la sua vita operativa, dev’essere smantellato con un processo complesso e delicato che richiede anni. Sulla Luna, sia la Nasa sia le agenzie russe dichiarano che si limiterebbero a lasciare sul posto il materiale radioattivo.

“Non vogliono prendersi la briga di affrontare un problema difficile che nessuno sa come risolvere”, ha dichiarato de Troullioud. In tutti i suoi documenti tecnici, la Nasa ripete che userebbe un combustibile nucleare non altamente arricchito, considerato il più sicuro per i reattori avanzati. Ma alcuni esperti sostengono che la geopolitica e i tempi stretti potrebbero complicare le cose.

L’ultimo reattore spaziale testato dalla Nasa, nel 2018, usava uranio altamente arricchito, più leggero e meno costoso da lanciare rispetto ad altri combustibili. Ma la prima amministrazione Trump ne scoraggiò l’uso perché poteva essere impiegato per costruire un’arma nucleare.

Ora la Nasa vuole usare un combustibile noto come uranio a basso arricchimento ad alto dosaggio, o Haleu, che negli Stati Uniti scarseggia. Il maggiore produttore di Haleu è la Russia, ma nel 2024, in seguito alla guerra in Ucraina, Washington ha vietato le importazioni di uranio russo.

La Nasa si aspetta che il dipartimento dell’energia assegni combustibile a basso arricchimento ai reattori spaziali. Ma il governo ha avuto difficoltà a produrne una quantità sufficiente. L’alleanza russo-cinese non ha reso noto quale tipo di combustibile verrebbe usato. I precedenti reattori spaziali russi erano alimentati da uranio altamente arricchito.

“Bastano un’officina e un po’ di esplosivo ad alto potenziale per trasformare tutto questo in un’arma molto credibile”, ha detto il deputato democratico dell’Illinois Bill Foster, un fisico che si è opposto con successo all’uso dell’uranio altamente arricchito nei reattori spaziali.

Almeno uno dei potenziali concorrenti per il contratto della Nasa relativo al reattore lunare, la Space Nuclear Power Corporation, sta sviluppando un reattore che usa uranio altamente arricchito.

Il programma spaziale statunitense potrebbe essere una grande opportunità per le aziende che producono microreattori fino a dieci megawatt di potenza. Sono troppo piccoli per soddisfare il fabbisogno dei data center, ma hanno trovato una nicchia commerciale nelle applicazioni spaziali e militari.

Recentemente il Pentagono ha scelto un’azienda, la Antares, per sviluppare un microreattore da destinare allo spazio. La Antares è una delle cinque aziende che quest’estate hanno testato con successo dei reattori nell’ambito di un programma gestito dal dipartimento dell’energia.

I microreattori un giorno potrebbero effettivamente arrivare sulla Luna, ma nessuno è stato ancora collaudato. Importanti questioni di sicurezza – come dissipare il calore, schermare il reattore e mantenerne l’integrità strutturale – non sono state risolte del tutto per i reattori spaziali, che devono essere compatti e leggeri.

“Portare un reattore sulla Luna è assolutamente possibile,” ha dichiarato Katy Huff, che dirige il dipartimento di ingegneria nucleare e ingegneria fisica presso l’università del Wisconsin a Madison. Ma più elevata è la potenza richiesta, più i reattori sono difficili da costruire. Anche se sgomitano per arrivare primi, secondo Huff i governi hanno ottenuto di più lavorando insieme che facendosi concorrenza. “Serve maggiore collaborazione internazionale nello spazio”, dice. “È proprio qui che la ricerca scientifica cooperativa è riuscita a superare le tensioni della nostra litigiosa politica internazionale”. ◆ gc