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, одновременно бросая вызов правовым нормам, регулирующим использование внеземных ресурсов и сред.

«Думаю, тот, кто доберётся туда первым, сможет объявить запретную зону. Это значительно ограничит возможности Соединённых Штатов по обеспечению присутствия на Луне в рамках программы «Артемида», если мы не доберёмся туда первыми», — 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 достаточно для обеспечения электроэнергией примерно 80 американских домов. Хотя это и небольшая мощность, это было бы огромным увеличением по сравнению с базовыми ядерными генераторами, используемыми для питания марсианских зондов 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 отдела политики и технологий 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 были не технологии, а отсутствие реальной необходимости во внеземном реакторе. И политический импульс, необходимый для продвижения плана, был достаточным. 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». Крупные аэрокосмические компании, такие как Boeing и Lockheed Martin, а также стартапы, в настоящее время изучают возможности применения ядерной энергии за пределами Земли, сказала она.

Программа «Артемида» призвана заложить основу для создания постоянной базы на южном полюсе Луны и разработать технологию для отправки людей на Марс. В любом случае, пилотируемые миссии в столь суровых условиях, как Луна, потребуют стабильного и надёжного 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 освоению и созданию постоянных поселений. Китай ведёт переговоры с Россией о строительстве реактора на южном полюсе Луны к 2035 году, что побуждает НАСА, Министерство обороны и Министерство энергетики США присоединиться к этой гонке.

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», НАСА быстро разрабатывает технологию поверхностного деления», — написала Бетани Стивенс, пресс-секретарь НАСА в Вашингтоне, в электронном письме изданию Wired. НАСА назначит нового руководителя программы, который возглавит проект, и в течение 60 дней направит компаниям запрос предложений. Более подробная информация о проекте будет опубликована в ближайшие дни.

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 отправке 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 его в космос».

NASA, возможно, вдохновилось проектом Surface Fission Project, 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, включая Aerojet Rocketdyne, Boeing, Lockheed Martin. В состав NASA также входят 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 пока не выполнили требования по максимальной массе в 6 тонн. Однако новые рекомендации Даффи предполагают, что реактор будет транспортироваться тяжёлым десантным кораблем, способным перевозить до 15 тонн груза.

Реактор мощностью 100 кВт, урановое топливо, система охлаждения и другие компоненты могут быть доставлены на Луну посредством нескольких запусков и посадок. Установка может 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 воздушные потоки, как 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 пределами Земли и приземляющихся в инопланетной среде.

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.

Развертывание ядерного реактора на Луне, будь то NASA, 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 неисправности ускорителя.

Помимо надёжных стратегий 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 «зоны запрета» из соображений безопасности. Площадь этих зон может составлять 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 энергией 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 ради энергии, 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 наращивают темп. Поэтому новая космическая гонка — это не вопрос того, кто первым доберётся до Луны, а вопрос того, 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