Двигатели помогут ядерным космическим кораблям отправиться на Марс

Китайские исследователи разрабатывают реактор мощностью 1,5 мегаватт , который в развернутом виде будет высотой с 20-этажное здание, что позволит осуществлять путешествия между Землей и Марсом и обратно.

Китайский экспериментальный прототип реактора с литиевым теплоносителем. Фото: Китайская академия наук — Китайский экспериментальный прототип реактора с литиевым теплоносителем. Фото: *Китайская академия наук*

Совместный проект, в котором участвуют более 10 исследовательских институтов и университетов по всему Китаю, добился значительного прогресса в межпланетных путешествиях благодаря разработке технологии ядерного деления, что позволило начать масштабное исследование Марса. В статье, опубликованной в журнале Scientia Sinica Technologica Китайской академии наук, группа заявила, что их прототип реакторной системы с литиевым теплоносителем прошёл несколько предварительных наземных испытаний, сообщила газета Sun 19 марта.

Результаты испытаний подтвердили ряд ключевых технологических решений, разработанных китайскими учёными и инженерами для уменьшения мегаваттного реактора, который в семь раз мощнее системы, созданной НАСА, до беспрецедентных размеров. При полном развёртывании в космосе реактор мощностью 1,5 мегаватта, включая радиатор, может достичь высоты 20-этажного здания. Однако на Земле он складывается в контейнер весом менее 8 тонн.

По словам группы исследователей под руководством У Ицаня, учёного из Академии наук, конструкция реакторной системы позволяет легко разместить её и запустить на ракете. Реактор также способен стабильно работать в суровых условиях космоса в течение длительного времени. Мощный источник энергии обеспечит возможность как астронавтов, так и грузовых перевозок, открывая путь к масштабному исследованию Луны и Марса, говорится в статье.

Некоторые учёные подсчитали, что космический корабль с ядерным двигателем мог бы совершить путешествие между Землёй и Марсом всего за три месяца. Научное сообщество теперь согласно с тем, что эта технология необходима для межпланетных миссий. В отличие от этого, космическому кораблю на ископаемом топливе, такому как система Starship, разрабатываемая американской компанией SpaceX, по некоторым оценкам, потребуется не менее семи месяцев, чтобы достичь Марса. Ракета Starship играет ключевую роль в плане NASA по высадке астронавтов на Луну к концу этого десятилетия, а также в амбициозных планах генерального директора SpaceX Илона Маска по колонизации Марса. Однако односторонний полёт на Красную планету потребовал бы мощной системы жизнеобеспечения.

Программа НАСА «Артемида» предполагает размещение ядерного реактора на Луне и использование аналогичной технологии для создания флота космических аппаратов для колонизации Марса. Европейский союз инициировал три проекта по разработке космических аппаратов, связанных с ядерной энергией. Россия также возобновила свой проект создания космического аппарата с ядерной энергетической установкой, начатый в эпоху холодной войны. По словам команды У, Россия добивается самых быстрых успехов в исследованиях и разработках нескольких ключевых технологий в этой области, включая ядерное топливо для космоса.

Китайский реактор будет нагреваться до 1276 градусов Цельсия за счёт деления уранового топлива, что значительно превышает рабочую температуру большинства коммерческих атомных электростанций, заявили исследователи. Интенсивное тепло приведёт к расширению жидких инертных элементов, таких как гелий и ксенон, в газы, которые будут питать генераторы. Цепная реакция генерирует быстрые нейтроны, обеспечивая эффективное и бесперебойное энергоснабжение как минимум на 10 лет. Использование жидкого лития позволит уменьшить размеры реактора благодаря высокой теплопроводности и малому весу этого элемента.

Теплообменники и радиационные экраны обычно занимают много места в конструкции реактора, но, по словам У и его коллег, они разработали технологию, объединяющую эти два элемента в один. Теплообменник реактора изготовлен из вольфрамового сплава, который, согласно статье, способен эффективно передавать тепло в контуре, блокируя вредное излучение. Среди других новых технологий – высокотемпературные коррозионно-стойкие материалы. На данном этапе источником тепла прототипа реактора служит внешний источник питания. Команда планирует добавить ядерные топливные стержни, чтобы реактор полностью вошел в эксплуатацию на следующих этапах программы испытаний.

Испытание помогло продемонстрировать возможность объединения системы охлаждения на основе лития с генератором Брайтона, разработанным в XIX веке как поршневой двигатель и широко применявшимся в космических аппаратах. Одним из основных направлений дальнейших исследований и разработок является безопасность реактора во время запуска и эксплуатации. Крайне важно исключить риск ядерного взрыва даже в случае падения реактора на Землю. Команда проекта также планирует применить искусственный интеллект для обеспечения длительной автономной работы реактора в космосе, используя технологии автоматической диагностики и устранения неисправностей.

Ан Кханг (по данным Sun )

Ссылка на источник