Хватит надеяться на Солнце: колонистов на Луне спасёт грубая сила атома — и NASA строит реактор на 500 киловатт

NASA рассматривает возможность развернуть на Луне ядерный реактор электрической мощностью около 500 киловатт к концу десятилетия. Идея развивается в рамках программы Fission Surface Power Initiative, она посвящена компактным энергетическим установкам для работы за пределами Земли. По отдаче такой источник заметно превосходит радиоизотопные источники, которые много лет питают аппараты серии «Вояджер» и марсоходы.

Если проект доведут до запуска, установка сможет постоянно снабжать электричеством лунные базы, линии связи и комплексы по добыче ресурсов. В агентстве ожидают, что переход от радиоизотопной схемы к делению ядер даст гораздо больший запас мощности и позволит решать на поверхности спутника более сложные практические задачи.

Сейчас в космосе не работает ни один реактор деления, однако внутри агентства уже выпущена директива, которая задает общее направление для наземных и внеземных энергетических систем такого типа. Планы по размещению установки на Луне к 2030 финансовому году описаны в новом аналитическом отчете при участии Айдахской национальной лаборатории. В документе разобраны несколько вариантов развития ядерной энергетики для космических программ США.

Самый масштабный сценарий предполагает линейку установок мощностью от 100 до 500 киловатт. Ведущую роль в нем отводят NASA или военному ведомству при участии Министерства энергетики. Такой вариант рассматривают как быстрый способ нарастить технологии и закрепить позиции в области космических ядерных систем. Альтернативный путь строится вокруг двух более компактных установок мощностью ниже 100 киловатт. Их предлагают создавать вместе с частными компаниями. Одну планируют использовать на лунной орбите или поверхности, вторую — для задач в открытом космосе в интересах оборонных структур.

Есть и более скромный план. Он сводится к созданию маломощной радиоизотопной установки менее 1 киловатта. Сначала на ней хотят отработать нормативные требования и технические решения, затем переходить к более производительным реакторам. Такой подход занимает больше времени, зато упрощает согласования и испытания.

Космическая АЭС по устройству заметно отличается от наземного. Инженерам приходится жестко ограничивать массу, учитывать температурные режимы и закладывать большой срок службы узлов. Любой груз выводится ракетой, поэтому каждый лишний килограмм критичен. Конструкцию стараются сделать как можно легче, не жертвуя прочностью и надежностью.

Обычная для земных станций водяная система охлаждения в космических условиях может оказаться слишком тяжелой, так как требует прочных герметичных контуров под высоким давлением. Поэтому рассматривают высокотемпературные альтернативные теплоносители. Они позволяют уменьшить массу и сохранить нужную плотность мощности. В требования также включают устойчивость к резким перепадам температуры, радиации и ударам микрометеоритов. Расчетный срок автономной работы — около 10 лет без обслуживания.

Айдахская национальная лаборатория рассматривается как основная площадка для испытаний и проверки топлива для таких установок. Там работают специализированные стенды и реакторные комплексы, включая импульсную испытательную установку, где проверяют новые виды топлива и элементы энергетических систем для космического применения.