Там, где мёрзнут панели и гаснет свет, NASA запускает ядерное сердце на 400 лет

В стремлении продвинуть границы освоения космоса, NASA делает ставку на новый тип ядерного топлива, способный обеспечить работу аппаратов там, где солнечный свет недоступен или слишком слаб.

На протяжении более шестидесяти лет агентство применяло радиоизотопные источники питания, преимущественно используя плутоний-238. Этот изотоп надёжно обеспечивал энергией аппараты, функционирующие на удалении от Солнца. Однако теперь внимание переключается на америций-241 — вещество, разрабатываемое в Европе и проходящее испытания на территории США.

В начале года Центр Гленна в Кливленде совместно с Университетом Лестера провёл тестирование генератора Стирлинга с симуляторами теплового излучения, аналогичного распаду америция-241. В экспериментах использовались специальные нагревательные элементы, что позволило проверить параметры системы без прямого контакта с радиоактивными материалами.

В отличие от традиционных термоэлектрических источников, преобразователь Стирлинга не содержит кривошипных механизмов или вращающихся элементов. Конструкция опирается на принцип плавающих поршней, что значительно снижает износ и обеспечивает многолетнюю работу без технического обслуживания — крайне важное свойство для аппаратов, удалённых от Земли. Более того, тесты подтвердили: при сбое одного модуля система продолжает функционировать и выдавать энергию.

По словам инженера НАСА Сальваторе Орити, проект стартовал с концептуальной схемы, но в короткие сроки был доведён до прототипа, близкого к пригодному для полётов. Он отметил, что столь оперативная и экономичная реализация стала возможна благодаря эффективной координации усилий британских и американских специалистов.

Все ключевые параметры были достигнуты, и теперь в планах агентства — разработка облегчённой модификации с повышенной точностью, пригодной для тестов в условиях, имитирующих открытый космос. Если опытные образцы покажут себя в деле, америций-241 пополнит арсенал решений для миссий в дальние районы Солнечной системы, где надёжность оборудования выходит на первый план, а использование солнечных панелей теряет смысл.

Как подчеркнула исследователь Ханна Сарджент из Лестера, важнейшей чертой новой конструкции стало её сохранение работоспособности даже при отказе одного из модулей. Этот результат подтвердил высокую устойчивость и долговечность установки, способной функционировать автономно на протяжении десятилетий.

Интерес со стороны NASA обусловлен не только техническими достоинствами. Америций обладает периодом полураспада в 432 года, проще в производстве и масштабировании по сравнению с плутонием-238, запасы которого весьма ограничены. Европейское космическое агентство занимается подобными разработками уже продолжительное время, и текущая кооперация с Университетом Лестера опирается на их многолетний опыт.

Следующим этапом станет создание обновлённого стенда для тестирования: более лёгкого, энергоэффективного и способного выдерживать нагрузки при запуске и в вакуумной среде. Среди запланированных процедур — виброиспытания, температурные циклы и герметичность при низком давлении.

В будущем такие установки смогут питать научные приборы, посадочные модули и даже компактные жилые комплексы — в том числе в постоянно затенённых районах Луны или на ледяных спутниках гигантских планет, где использование фотогальванических панелей затруднено. Если разработка достигнет практической стадии, она станет основой для энергообеспечения долгосрочных космических программ за пределами ближнего космоса.