Наукой установлен парадоксальный факт – на Луне нет электричества! Ну в том бытовом смысле, в котором мы его понимаем. То есть некоей волшебной энергии, которая живёт в розетках, и питает наши чайники и телевизоры…
Впервые на подобное состояние дел обратили внимание ещё астронавты миссии «Аполлон-11», когда высадились на Луне. Нил Армстронг в своих мемуарах потом писал, что поверхность Луны напомнила ему степи Казахстана, за одним исключением – нигде было проводов (шутка).
Понимая, что на нашем единственном спутнике с электроэнергией будет проблема, НАСА уже более десяти лет настойчиво пытается разработать компактный ядерный реактор. Ведь и в самом деле: не побриться, не посмотреть телевизор, ни скафандр погладить. Очевидно, что будущим лунным колонистам при нахождении на поверхности Луны, да и Марса в конце концов, позарез будет нужен мощный автономный источник энергии!
Да, программа «Артемида» предусматривает создание обитаемой лунной базы на Южном полюсе Луны, где есть постоянно освещённые области, и там можно использовать энергию Солнца. Однако на Луне есть места, где почти всегда темно. Солнце здесь почти не поднимается над горизонтом, поэтому размещение больших солнечных панелей, способных обеспечить электропитанием обитаемую базу, должно осуществляться почти вертикально. А это является непростой задачей.
И в любом случае в других широтах лунная ночь длится в среднем 14,5 земных суток. Поэтому система, вырабатывающая электроэнергию, не зависящая от Солнца, просто жизненно необходима.
И НАСА работает в этом направлении. В первом десятилетии текущего столетия агентство инициировало старт программы «FSP» (Fission Surface Power). Её задача – разработка ядерного реактора, способного работать на поверхности Луны и Марса.
Первоначальная программа «FSP» должна была завершиться строительством прототипа реактора массой 5,8 тонны, способного генерировать до 40 киловатт электроэнергии. Его система охлаждения предусматривала использование сплава натрия и калия (NaK), а срок службы реактора должен был составить 8 лет.
Потратив около 50 миллионов долларов, разработчики построили испытательную установку без загрузки в неё ядерного топлива. На этом дело и закончилось.
В 2015 году программа «FSP» уступила место более скромной программе под названием «Kilopower».
Последний вариант реактора «Kilopower» массой 400 кг должен был вырабатывать один киловатт электроэнергии, и работать десять лет при минимальном обслуживании. Вместо диоксида урана, как в программе «FSP», предполагалось использование уран-молибденового топлива с натриевым охлаждением.
Инициатива «Kilopower» завершилась в конце прошлого десятилетия созданием прототипа реактора «KRUSTY» и израсходованием около 20 миллионов долларов.
Программа «Kilopower» была заменена «FSP 2.0» (хотя «2.0» в настоящее время официально не используется).
На этот раз работу было решено отдать частной конторе.
В 2022 году НАСА и Министерство энергетики (DoE) заключили три контракта на сумму 5 миллионов долларов с тремя разными компаниями на разработку космического реактора. В отличие от «Kilopower» или оригинального «FSP», для этого реактора не существовало каких-то конкретных требований, хотя НАСА заявило пожелание, чтобы реактор вырабатывал около 40 киловатт электроэнергии, а его масса не превышала шести тонн. А ещё НАСА хотелось бы, чтобы реактор мог работать хотя бы лет десять лет практически без вмешательства человека. (То есть как изначально хотели от «FSP»).
Тремя победителями первого этапа в итоге стали: команда под руководством Lockheed Martin в кооперации с BWXT и Creare, вторая – под предводительством Westinghouse в компании с Aerojet Rocketdyne и, наконец, третья команда возглавляется Intuitive Machines, в её состав также входят X-Energy, Maxar и Boeing.
Фаза 1 отбора исполнителя завершена. И НАСА сделало заявление, что продолжит финансирование контрактов с этими группами для сбора дополнительной информации перед началом фазы 2 в 2025 году. Эта стадия конкурса должна завершиться окончательным выбором одной из команд и строительством действующего реактора, который будет развернут на Луне в начале следующего десятилетия.
Одной из интересных особенностей подобных реакторов является способ получения электроэнергии. Турбины, используемые в наземных реакторах, из-за своих размеров очень громоздки, и нуждаются в частом техническом обслуживании, поэтому для космических дел их применение нецелесообразно.
Поэтому реакторы команд Westinghouse и Lockheed Martin используют особенное решение – преобразователи Брайтона, а реактор Intuitive Machines будет работать на основе принципа цикла Стирлинга.
В отличие от «Kilopower», который был спроектирован для работы под поверхностью Луны или Марса, реакторы программы «FSP» смогут работать на крыше посадочного модуля или транспортного вездехода. И поэтому не должны генерировать дозу более 5 бэр в год.
Текущая концепция «FSP» такова: реактор будет состоять из трёх частей: платформы с самим реактором, расположенной на расстоянии минимум одного километра от обитаемой базы; ещё одной платформы, расположенной в 50 метрах, на которой будут установлены конвертеры Стирлинга или Брайтона; пульт дистанционного управления или блок управления реактором.
Напомню, что помимо программы «FSP», НАСА параллельно реализует программу «Драко» по разработке теплового двигателя, оснащённого ядерным реактором.
Столь большой интерес к этой технологии неудивителен, учитывая, что США за всю историю космонавтики запустили на орбиту только один ядерный реактор – SNAP-10A в 1965 году. (Для сравнения: СССР запустил в космос 35 подобных изделий типа «Бук» и «Топаз»).
Помимо США, только Китай в настоящее время активно работает над ядерными реакторами, предназначенными для использования в космосе.
Очевидно, что происходит серьёзное возобновление интереса к этой весьма интересной теме.
Всем добра.
