Чому США хочуть побудувати ядерний реактор на Місяці?

Національне управління з аеронавтики та дослідження космічного простору США (NASA) прискорює плани будівництва 100-кіловатної атомної електростанції на Місяці під новим керівництвом виконуючого обов'язки директора Шона Даффі.

Цей план відроджує багаторічну мрію про розгортання ядерної енергетики в космосі, крок, який може відкрити нові можливості для Сполучених Штатів, а також кинути виклик правовим нормам, що регулюють використання позаземних ресурсів та середовищ.

«Я думаю, що той, хто першим туди потрапить, може оголосити заборонену зону. Це значно обмежить можливості США встановити присутність на Місяці в рамках програми Artemis, якщо ми не прибудемо туди достатньо рано», – сказав Даффі, маючи на увазі програму Artemis NASA, метою якої є повернення американців на Місяць у найближчі роки.

У нових інструкціях окреслено п'ятирічний план проектування, запуску та встановлення реактора потужністю 100 кіловат (кВт) на південному полюсі Місяця. Програма NASA співпрацюватиме з комерційними партнерами.

Для порівняння, 100 кВт вистачить для живлення близько 80 американських будинків. Хоча це й невелика потужність, це було б величезним збільшенням потужності порівняно з базовими ядерними генераторами, які живлять марсоходи та інші космічні апарати. Ці реактори генерують лише кілька сотень ват, приблизно стільки ж, скільки тостер або потужна галогенна лампочка.

Вплив нового проєкту «буде новаторським не лише для Місяця, а й для всієї Сонячної системи», – сказав Бхав’я Лал, колишній виконувач обов’язків директора з технологій, політики та стратегії NASA. Розміщення ядерного реактора на Місяці дозволить космічній галузі «проектувати космічні системи на основі того, що ми хочемо робити, а не обмежуватися кількістю енергії, яку ми маємо».

Чи можливо побудувати реактор у 2030 році?

Побудувати атомну електростанцію на Місяці менш ніж за десятиліття – складне завдання, але багато експертів вважають це можливим.

«Чотири з половиною роки – це надзвичайно стислі терміни, але технології вже існують», – сказав професор Саймон Міддлбург, співдиректор Інституту майбутнього ядерної енергетики Бангорського університету у Великій Британії.

Найбільшою перешкодою досі була не технологія, а відсутність реальної потреби в позаземному реакторі. Також була політична воля просувати цей план. Тепер це змінюється.

«Ми інвестували понад 60 років, витратили десятки мільярдів доларів, але востаннє Сполучені Штати запускали реактор у космос у 1965 році», – сказав Лал, маючи на увазі місію SNAP-10A, яка запустила перший ядерний реактор у космос. «Великий поворотний момент настав минулого року, коли NASA вперше в історії обрало ядерну енергетику як технологію наземної енергії для пілотованих місій на Марс».

«Політика тепер зрозуміла», – додала вона. «Важливо те, що приватний сектор не лише хоче використовувати ядерну енергію в космосі, а й хоче її забезпечувати». За її словами, великі аерокосмічні компанії, такі як Boeing та Lockheed Martin, а також стартапи, зараз досліджують застосування ядерної енергії за межами Землі.

Програма «Артеміда» розроблена для того, щоб закласти основу для будівництва постійної бази на південному полюсі Місяця та розробити технологію для відправки людей на Марс. У будь-якому разі, пілотовані місії в такому суворому середовищі, як Місяць, вимагатимуть надійного та рясного джерела енергії. «Гравітація та коливання температури на Місяці надзвичайні. Вдень 100°C, а вночі майже абсолютний нуль. Вся електроніка має бути стійкою до радіації», – сказав Лал.

Тим часом Китай також планує побудувати базу на південному полюсі Місяця. Наддержави приглядаються до регіону, оскільки він багатий на ресурси та лід, що може сприяти розвідці та довгостроковому заселенню. Китай веде переговори з Росією щодо будівництва реактора на південному полюсі Місяця до 2035 року, що спонукало NASA, Міністерство оборони та Міністерство енергетики долучитися до цієї гонки.

Як працює проєкт

У директиві Даффі не було розкрито багато деталей щодо конструкції чи розміру запропонованого реактора, і неясно, які ідеї з'являться найближчими місяцями.

«Щоб підвищити конкурентоспроможність та лідерство Америки на поверхні Місяця в рамках програми Artemis, NASA швидко розробляє технологію поверхневого поділу», – написала Бетані Стівенс, прессекретарка NASA у Вашингтоні, в електронному листі до Wired. NASA призначить нового керівника програми для управління проектом і протягом 60 днів надішле компаніям запит на пропозиції. NASA також оголосить більше деталей найближчим часом».

Нові рекомендації відображають висновки нещодавньої доповіді про ядерну енергетику в космосі, співавторами якої є Лал та аерокосмічний інженер Роджер Майєрс, у якій викладено план «Go Big or Go Home» («Будь великим або йди додому»), метою якого є будівництво 100-кіловатного реактора на Місяці до 2030 року.

Конструкція потужністю 100 кВт, каже Лал, «еквівалентна запуску в космос двох дорослих африканських слонів та складної парасольки розміром з баскетбольний майданчик». Різниця полягає в тому, що «ці слони випромінюють тепло, а парасолька не для того, щоб блокувати сонце, а для того, щоб розсіювати тепло в космос».

Можливо, NASA надихнувся проектом Surface Fission Project, який розпочався у 2020 році з метою будівництва реактора потужністю 40 кВт, який можна було б розгорнути автономно на Місяці. Хоча поки що незрозуміло, яка компанія виграє контракт на будівництво реактора потужністю 100 кВт, версія потужністю 40 кВт залучила участь багато компаній, таких як Aerojet Rocketdyne, Boeing, Lockheed Martin. Серед залучених також ядерні компанії BWXT, Westinghouse, X-Energy, інженерна компанія Creare та компанії космічних технологій Intuitive Machines та Maxar.

У проекті потужністю 40 кВт компанії-учасниці не виконали вимогу щодо максимальної маси в 6 тонн. Однак, нові рекомендації Даффі передбачають, що реактор буде транспортуватися важкими десантними суднами, здатними перевозити до 15 тонн вантажу.

Реактор потужністю 100 кВт, уранове паливо, системи охолодження та інші компоненти можна було б доставити на Місяць за допомогою кількох запусків і посадок. Завод можна було б розмістити в кратері від удару метеорита або навіть під поверхнею Місяця, щоб уникнути забруднення у разі аварії.

«Експлуатація печі на Місяці була б технічно складною», – сказав Wired інженер-аерокосмічний інженер Карло Джованні Ферро з Політехнічного університету Турина в Італії. «Оскільки Місяць не має атмосфери, ви не можете покладатися на потік повітря, який є на Землі, для розсіювання тепла».

Крім того, гравітація Місяця, яка становить лише одну шосту від земної, також впливатиме на динаміку рідин та теплообмін, тоді як реголіт (пил та уламки, що покривають поверхню Місяця) може перешкоджати роботі систем охолодження та інших компонентів. Загалом, за його словами, план NASA є здійсненним, але все ще дуже амбітним.

Ризики та переваги

Усі ядерні технології вимагають суворих правил безпеки. Вимоги ще вищі для систем, які запускаються за межі Землі та приземляються в позаземних середовищах.

На думку експертів, найкращий варіант — не шукати рішення для кожної потенційної проблеми, яка може виникнути. Натомість, нам потрібно розглянути питання про те, чи можна уникнути проблеми, ще на етапі проектування.

Будь-яке розгортання ядерного реактора на Місяці, чи то NASA, Китаєм чи кимось іншим, повинно відповідати високим стандартам на кожному етапі. Наприклад, уранове паливо, ймовірно, буде поміщено в жорсткий захисний шар, щоб запобігти витоку у разі відмови ракети-носія.

Окрім надійної стратегії безпеки, перегони за розміщення ядерної енергетики на Місяці встановлять нові прецеденти для космічного права та політики. Яка б країна чи організація не досягла цього першою, ймовірно, встановить «заборонені зони» з міркувань безпеки. Ці зони можуть мати розмір у кілька квадратних кілометрів, що запобігатиме наближенню конкурентів.

Ядерна енергетика в космосі була мрією протягом багатьох поколінь. Але тепер експерти вважають, що її час настав. Якщо ядерні реактори стануть поширеними за межами Землі, можливості людства досліджувати та освоювати космос значно зростуть.

«Завдяки такій енергії ми можемо створити постійну наземну інфраструктуру на Місяці та Марсі. Ми можемо запускати системи видобутку ресурсів, щоб отримувати кисень, воду, паливо для людського життя, не лише для виживання, а й для комфортного життя», – сказав Лал. «Ми можемо займатися наукою у великих масштабах, не зменшуючи наші інструменти через споживання енергії, від радара до сейсмометра. Це основа для відкриття дверей у Сонячну систему. І це те, що мене справді надихає».

Перша країна, яка успішно розмістить реактор на Місяці, матиме значний вплив на формування майбутнього, і потенційні конкуренти прискорюються. Таким чином, нова космічна гонка полягає не в тому, хто першим потрапить на Місяць, а в тому, хто зможе залишитися там довше.

(В'єтнам+)

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