Enerjiya nukleer li fezayê. Pelên lezkirina atomê

Идеи использования ядерной энергии для приведения в движение космических кораблей и использования ее в будущих внеземных базах или поселениях не новы. В последнее время они пришли новой волной, и поскольку они становятся полем соперничества великих держав, их реализация становится более вероятной.

НАСА и Министерство энергетики США начали поиск среди дилерских компаний проекты атомных электростанций на Луне и Марсе. Это должно поддержать долгосрочные исследования и, возможно, даже проекты поселений. Цель НАСА — подготовить его к запуску к 2026 году. Установка должна быть полностью изготовлена ​​и собрана на Земле, а затем проверена на предмет безопасности.

Энтони Каломино, директор НАСА по ядерным технологиям в Управлении космических технологий, сообщил, что План состоит в том, чтобы разработать XNUMX-киловаттную ядерную систему деления, которая в конечном итоге будет запущена и размещена на Луне. (1). Он должен быть интегрирован с лунным посадочным модулем, и ракета-носитель доставит его на орбита луны. Loader затем вывести систему на поверхность.

Предполагается, что по прибытии на место он будет сразу готов к работе, без необходимости дополнительной сборки или строительства. Операция является демонстрацией возможностей и будет отправной точкой для использования решения и производных в.

«После того, как технология будет проверена во время демонстрации, будущие системы могут быть масштабированы или несколько устройств могут использоваться вместе для долгосрочных миссий на Луну и, возможно, на Марс», — пояснил Каломино на CNBC. «Четыре агрегата, каждый из которых дает по 10 киловатт электроэнергии, дадут мощность, достаточную для создание форпоста на Луне или Марсе.

Способность производить большое количество электроэнергии на поверхности планет с помощью системы наземного деления позволит проводить крупномасштабные исследования, создавать человеческие аванпосты и использовать ресурсы на месте, допуская при этом возможность коммерциализации».

Wê çawa kar bike атомная электростанция? Немного обогащенная форма ядерное топливо hêza îradeyê ядерное ядро. Небольшой ядерный реактор он будет генерировать тепло, которое будет передано в систему преобразования энергии. Система преобразования энергии будет состоять из двигателей, предназначенных для работы на тепле реактора, а не на горючем топливе. Эти двигатели используют тепло, преобразуют его в электричество, которое кондиционируется и распределяется по пользовательскому оборудованию на поверхности Луны и Марса. Метод отвода тепла важен для поддержания надлежащей рабочей температуры устройств.

Ядерная энергия теперь рассматривается как единственная разумная альтернатива там, где enerjiya rojê, ветер и гидроэнергетика не являются легкодоступными. На Марсе, например, сила солнца сильно меняется в зависимости от времени года, а периодические пыльные бури могут длиться месяцами.

На Луне холодный лунный ночь длится 14 дней, при этом солнечный свет значительно меняется вблизи полюсов и отсутствует в постоянно затененных кратерах. В таких сложных условиях получение энергии из солнечного света затруднено, а запасы топлива ограничены. Энергия поверхностного деления предлагает легкое, надежное и эффективное решение.

Berevajî наземные реакторынет намерения удалять или заменять топливо. В конце 10-летней миссии также есть план безопасного вывода объекта из эксплуатации. «По окончании срока службы система будет отключена, а уровень радиации постепенно снизится до уровня, безопасного для доступа и эксплуатации человека», — пояснил Каломино. «Системы отходов могут быть перемещены в удаленное место хранения, где они не будут подвергать опасности экипаж или окружающую среду».

Небольшой, легкий, но эффективный реактор, остро востребованный

По мере развития освоения космоса у нас уже неплохо получается с системы производства атомной энергии в небольшом масштабе. Такие системы долгое время приводили в действие беспилотные космические аппараты, отправляющиеся в далекие уголки Солнечной системы.

В 2019 году космический корабль New Horizons с ядерной установкой пролетел через самый дальний объект, когда-либо наблюдавшийся с близкого расстояния, Ultima Thule, далеко за Плутоном в регионе, известном как пояс Койпера. Он не смог бы сделать это без ядерной энергии. Солнечная энергия недоступна в достаточной силе за пределами орбиты Марса. Химические источники не служат долго, потому что плотность их энергии слишком мала, а масса слишком велика.

Di mîsyonên dûr dirêj de tê bikaranîn радиотепловые генераторы (РТГ) использует изотоп плутония 238Pu, который идеально подходит для выделения постоянного тепла в результате естественного радиоактивного распада путем испускания альфа-частиц, которые затем преобразуются в электричество. Его 88-летний период полураспада означает, что он будет служить долгосрочной миссии. Однако РИТЭГи не могут обеспечить высокую удельную мощность, необходимую для длительных миссий, более массивных кораблей, не говоря уже о внеземных базах.

Решением, например, для исследовательского присутствия и, возможно, поселения на Марсе или Луне могут стать конструкции небольших реакторов, которые НАСА тестировало в течение нескольких лет. Эти устройства известны как Киломощный энергетический проект деления (2), предназначены для подачи электроэнергии мощностью от 1 до 10 кВт и могут быть сконфигурированы в виде скоординированных модулей для питания двигательных установок или для поддержки исследований, добычи полезных ископаемых или колоний на инопланетных космических телах.

Как известно, в космосе имеет значение масса. мощность реактора он не должен превышать вес среднего автомобиля. Как мы знаем, например, из недавнего шоу Ракеты Falcon Heavy от SpaceXзапуск автомобиля в космос в настоящее время не является технической проблемой. Таким образом, легкие реакторы можно легко вывести на орбиту вокруг Земли и за ее пределы.

2. Прототип реактора мощностью XNUMX киловатт KIlopower.

Ракета с реактором вызывает надежды и страхи

Бывший администратор НАСА Jim Bridenstine он много раз подчеркивал преимущества ядерных тепловых двигателей, добавив, что большая мощность на орбите потенциально может позволить орбитальным кораблям успешно уклоняться в случае атаки противоспутниковым оружием.

Реакторы на орбите они также могли бы питать мощные военные лазеры, что также представляет большой интерес для властей США. Однако прежде чем ядерный ракетный двигатель совершит свой первый полет, НАСА должно изменить свои законы о доставке ядерных материалов в космос. Если это так, то, по замыслу НАСА, первый полет ядерного двигателя должен состояться в 2024 году.

Тем не менее, США, похоже, придают импульс своим ядерным проектам, особенно после того, как Россия объявила о десятилетней программе создания гражданского космического корабля с ядерной силовой установкой. Когда-то они были бесспорным лидером в области космических технологий.

В 60-х годах у США был проект импульсно-импульсной ядерной ракеты «Орион», который должен был быть настолько мощным, что мог бы позволить перемещение целых городов в космоси даже совершить пилотируемый полет к Альфе Центавра. Все эти старые фантастические американские сериалы лежат на полке с 70-х годов.

Однако пришло время стряхнуть пыль со старой концепции. ядерный двигатель в космосеглавным образом потому, что конкуренты, в данном случае главным образом Россия, в последнее время проявляют большой интерес к этой технологии. Ядерная тепловая ракета могла бы сократить время полета до Марса вдвое, возможно, даже до ста дней, а значит, космонавты потребляют меньше ресурсов и меньшую радиационную нагрузку на экипаж. Кроме того, как кажется, не будет такой зависимости от «окон», то есть многократного сближения Марса с Землей каждые несколько лет.

Однако существует риск, который включает на том, что бортовой реактор был бы дополнительным источником радиации в ситуации, когда космос уже несет в себе огромную угрозу подобного характера. Это еще не все. Ядерно-тепловой двигатель его нельзя запускать в атмосфере Земли из-за опасения возможного взрыва и заражения. Поэтому для запуска предусмотрены нормальные ракеты. Поэтому мы не пропускаем самый затратный этап, связанный с выводом массы на орбиту с Земли.

Исследовательский проект НАСА под названием ДЕРЕВЬЯ (симулятор окружающей среды ядерной тепловой ракеты) является одним из примеров усилий НАСА по возвращению к ядерной силовой установке. В 2017 году, еще до того, как прозвучали разговоры о возвращении к этой технологии, НАСА заключило с BWX Technologies трехлетний контракт стоимостью 19 млн долларов на разработку топливных компонентов и реакторов, необходимых для строительства. motora nukleerî. Одной из новейших концепций космической ядерной силовой установки НАСА является реактор ATEG с функцией Swarm-Probe, SPEAR (3), который, как ожидается, будет использовать новый легкий замедлитель реактора и усовершенствованные термоэлектрические генераторы (ATEG) для значительного уменьшения общей массы активной зоны.

Это потребует снижения рабочей температуры и снижения общего уровня мощности ядра. Однако уменьшенная масса потребует меньшей двигательной мощности, что приведет к созданию небольшого недорогого электрического космического корабля с ядерной установкой.

3. Визуализация зонда, разработанного в рамках проекта Swarm-Probe Enabling ATEG Reactor.

Anatoly PerminovОб этом сообщил глава Федерального космического агентства России. разработает атомный космический корабль для путешествий в дальний космос, предлагая свой, оригинальный подход. Эскизный проект был завершен к 2013 году, а следующие 9 лет запланированы на разработку. Эта система должна представлять собой комбинацию производства ядерной энергии с ионным двигателем. Горячий газ с температурой 1500°C из реактора должен вращать турбину, которая вращает генератор, вырабатывающий электричество для ионного двигателя.

По словам Перминова, привод сможет поддерживать пилотируемую миссию на Марса космонавты могли оставаться на Красной планете 30 дней благодаря ядерной энергии. В общей сложности полет на Марс с ядерным двигателем и постоянным ускорением занял бы шесть недель вместо восьми месяцев, если предположить, что тяга в 300 раз больше, чем у химического двигателя.

Однако в российской программе не все так гладко. В августе 2019 года в Сарове, Россия, на берегу Белого моря взорвался реактор, который был частью ракетного двигателя на Балтийском море. жидкое топливо. Неизвестно, связана ли эта катастрофа с описанной выше российской исследовательской программой ядерных двигателей.

Несомненно, однако, элемент соперничества между США и Россией, а возможно, и Китаем на местах использование ядерной энергии в космосе дает исследованию сильный ускоряющий импульс.