Почему США хотят построить ядерный реактор на Луне?

Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства США (НАСА) намерено построить на Луне ядерный реактор мощностью 100 кВт к 2030 году. Эксперты утверждают, что это амбициозная, но вполне достижимая цель.

Национальное управление США по аэронавтике и исследованию космического пространства (НАСА) ускоряет реализацию планов по строительству 100-киловаттной атомной электростанции на Луне под новым руководством исполняющего обязанности директора Шона Даффи.

План возрождает многолетнюю мечту о размещении ядерной энергетики в космосе, шаг, который может открыть новые возможности для Соединенных Штатов, а также бросить вызов правовым нормам, регулирующим использование внеземных ресурсов и сред.

«Думаю, тот, кто доберётся туда первым, сможет объявить запретную зону. Это значительно ограничит возможности США по обеспечению присутствия на Луне в рамках программы «Артемида», если мы не прибудем туда достаточно рано», — сказал Даффи, имея в виду программу НАСА «Артемида», цель которой — вернуть американцев на Луну в ближайшие годы.

В новом руководстве изложен пятилетний план по проектированию, запуску и установке реактора мощностью 100 киловатт (кВт) на южном полюсе Луны. Программа НАСА будет осуществляться совместно с коммерческими партнёрами.

Для сравнения, 100 кВт хватило бы для обеспечения электроэнергией около 80 американских домов. Хотя это и небольшая мощность, она значительно превышает мощность простых ядерных генераторов, используемых для питания марсоходов и других космических аппаратов. Эти реакторы генерируют всего несколько сотен ватт, что примерно соответствует мощности тостера или мощной галогенной лампочки.

Влияние нового проекта «станет революционным не только для Луны, но и для всей Солнечной системы», — заявил Бхавья Лал, бывший исполняющий обязанности директора по технологиям, политике и стратегии НАСА. Размещение ядерного реактора на Луне позволит космической отрасли «проектировать космические системы, исходя из наших целей, а не ограничиваться имеющимися у нас мощностями».

Возможно ли построить реактор в 2030 году?

Построить атомную электростанцию ​​на Луне менее чем за десятилетие — задача не из легких, но многие эксперты считают, что это возможно.

«Четыре с половиной года — это крайне сжатые сроки, но технологии уже есть», — сказал профессор Саймон Миддлбург, содиректор Института будущего ядерной энергетики при Бангорском университете в Великобритании.

До сих пор главным препятствием была не технология, а отсутствие реальной необходимости во внеземном реакторе. Кроме того, не хватало политической воли для реализации плана. Теперь ситуация меняется.

«Мы инвестировали более 60 лет, потратили десятки миллиардов долларов, но последний раз Соединённые Штаты запускали реактор в космос в 1965 году», — сказал Лал, имея в виду миссию SNAP-10A, которая вывела в космос первый ядерный реактор. «Важнейший поворотный момент наступил в прошлом году, когда впервые в истории НАСА выбрало ядерную энергию в качестве технологии наземного энергоснабжения для пилотируемых миссий на Марс».

«Политика теперь ясна», — добавила она. «Важно, что частный сектор хочет не только использовать ядерную энергию в космосе, но и предоставлять её». Крупнейшие аэрокосмические компании, такие как Boeing и Lockheed Martin, а также стартапы, сейчас изучают возможности применения ядерной энергии за пределами Земли, сказала она.

Программа «Артемида» призвана заложить основу для строительства постоянной базы на южном полюсе Луны и разработать технологии для отправки людей на Марс. В любом случае, пилотируемые миссии в столь суровых условиях, как Луна, потребуют надёжного и обильного источника энергии. «Гравитация и перепады температур на Луне экстремальны. Днём температура достигает 100°C, а ночью практически абсолютный ноль. Вся электроника должна быть устойчивой к радиации», — сказал Лал.

Тем временем Китай также планирует построить базу на южном полюсе Луны. Сверхдержавы присматриваются к этому региону, поскольку он богат ресурсами и льдом, что может способствовать его исследованию и созданию долгосрочных поселений. Китай ведёт переговоры с Россией о строительстве реактора на южном полюсе Луны к 2035 году, что побуждает НАСА, Министерство обороны и Министерство энергетики включиться в эту гонку.

Как работает проект

Директива Даффи не раскрывает многих подробностей о конструкции или размерах предлагаемого реактора, и неясно, какие идеи появятся в ближайшие месяцы.

«Чтобы повысить конкурентоспособность и лидерство Америки на поверхности Луны в рамках программы «Артемида», NASA быстро разрабатывает технологию поверхностного деления», — написала Бетани Стивенс, пресс-секретарь NASA в Вашингтоне, в электронном письме изданию Wired. NASA назначит нового руководителя программы для управления проектом и в течение 60 дней отправит компаниям запрос предложений. NASA также опубликует более подробную информацию в ближайшем будущем.

Новые рекомендации отражают выводы недавнего доклада об использовании ядерной энергетики в космосе, соавторами которого являются Лал и аэрокосмический инженер Роджер Майерс. В докладе изложен план «Либо действуй масштабно, либо уходи домой», цель которого — построить к 2030 году на Луне реактор мощностью 100 киловатт.

По словам Лала, конструкция мощностью 100 кВт «эквивалентна запуску в космос двух взрослых африканских слонов и складного зонтика размером с баскетбольную площадку». Разница в том, что «эти слоны излучают тепло, а зонтик нужен не для того, чтобы загораживать солнце, а для того, чтобы рассеивать тепло в космос».

NASA, возможно, вдохновилось проектом «Surface Fission», начатым в 2020 году с целью создания реактора мощностью 40 кВт, который можно было бы автономно развернуть на Луне. Хотя пока неясно, какая компания выиграет контракт на строительство реактора мощностью 100 кВт, в разработке 40-киловаттной версии приняли участие многие компании, такие как Aerojet Rocketdyne, Boeing, Lockheed Martin. В проекте также участвуют ядерные компании BWXT, Westinghouse, X-Energy, инжиниринговая компания Creare и компании, занимающиеся космическими технологиями, Intuitive Machines и Maxar.

В проекте мощностью 40 кВт компании-участники не выполнили требования по максимальной массе в 6 тонн. Однако новые рекомендации Даффи предполагают, что реактор будет транспортироваться тяжёлыми десантными судами, способными перевозить до 15 тонн груза.

Реактор мощностью 100 кВт, урановое топливо, системы охлаждения и другие компоненты можно было бы доставить на Луну несколькими запусками и посадками. Установка могла бы быть размещена в метеоритном кратере или даже под поверхностью Луны, чтобы избежать загрязнения в случае аварии.

«Эксплуатация печи на Луне была бы технически сложной задачей», — рассказал Wired инженер-космонавт Карло Джованни Ферро из Туринского политехнического университета в Италии. «Поскольку на Луне нет атмосферы, нельзя полагаться на потоки воздуха, которые есть на Земле, для рассеивания тепла».

Кроме того, гравитация Луны, составляющая всего одну шестую земной, также повлияет на гидродинамику и теплопередачу, а реголит (пыль и обломки, покрывающие поверхность Луны) может помешать работе систем охлаждения и других компонентов. В целом, по его словам, план НАСА осуществим, но всё ещё весьма амбициозен.

Риски и выгоды

Все ядерные технологии требуют строгих правил безопасности. Эти требования ещё выше для систем, запускаемых за пределы Земли и приземляющихся в инопланетных условиях.

По мнению экспертов, лучший вариант — не искать решения каждой потенциальной проблемы, которая может возникнуть. Вместо этого нужно ещё на этапе проектирования решить, можно ли избежать её.

Любое развертывание ядерного реактора на Луне, будь то НАСА, Китай или кто-либо ещё, должно соответствовать высоким стандартам на каждом этапе. Например, урановое топливо, вероятно, будет заключено в жёсткий защитный слой, чтобы предотвратить утечку в случае отказа ускорителя.

Помимо продуманной стратегии безопасности, гонка за размещение ядерной энергетики на Луне создаст новые прецеденты в космическом праве и политике. Любая страна или организация, которая первой доберётся до Луны, вероятно, создаст «запретные зоны» из соображений безопасности. Площадь этих зон может составить несколько квадратных километров, что не позволит конкурентам приблизиться.

Ядерная энергетика в космосе была мечтой многих поколений. Но теперь эксперты считают, что её время пришло. Если ядерные реакторы станут обычным явлением за пределами Земли, возможности человечества по исследованию и освоению космоса значительно возрастут.

«С такой мощностью мы сможем создать постоянную инфраструктуру на поверхности Луны и Марса. Мы сможем запустить системы добычи ресурсов, чтобы получать кислород, воду и топливо для человеческого жилья, не просто для выживания, а для комфортной жизни», — сказал Лал. «Мы сможем заниматься наукой в ​​больших масштабах, не уменьшая наши приборы из-за энергопотребления, от радара до сейсмометра. Это основа для открытия двери в Солнечную систему. И именно это меня действительно воодушевляет».

Первая страна, успешно разместившая реактор на Луне, окажет огромное влияние на будущее, и потенциальные конкуренты набирают обороты. Таким образом, новая космическая гонка — это не борьба за то, кто первым доберётся до Луны, а борьба за то, кто сможет продержаться там дольше.

(Вьетнам+)

Источник: https://www.vietnamplus.vn/vi-sao-my-muon-xay-dung-lo-phan-ung-hat-nhan-tren-mat-trang-post1053975.vnp