Наука и Техника

Наука И Техника
20 января 2018

Ученые ведут разработку компактного ядерного реактора для космических колоний

Современная наука грезит космическими колониями. Рано или поздно Марс, Луна и другие планетарные объекты нашей Солнечной системы будут заселены человеком. Можете в этом не сомневаться. Конечно же, на пути реализации этих планов стоят множество препятствий и проблем: космическая радиация, вероятность проблем со здоровьем при долгих космических полетах, суровая среда, дефицит воды и кислорода. Как бы там ни было, ученые уверены, что со всеми этими трудностями они смогут разобраться. Наиболее же актуальным сейчас является вопрос о том, где брать энергию для питания колонии?

Энергия ведь потребуется не только для того, чтобы создать подходящие для обитания колонистов условия, но еще и для того, чтобы люди по возможности могли вернуться обратно на Землю. Взять, к примеру, Марс. Мы не можем просто отправить туда людей для заселения, а следом за ними направить космический корабль, заполненный исключительно топливом для обратного полета домой. Это рассматривается крайне глупой идеей и нерациональной тратой ресурсов. Мало того, что потребуется построить специальный космический «танкер», заполненный топливом, так еще и придется искать возможность, как все это дело безопасно запустить в космос. То есть получается, что колонистам потребуется источник энергии, с помощью которой они смогут производить и кислород, и топливо для своих космических аппаратов.

Где же взять эффективный и по возможности компактный источник энергии для внеземной колонии? Такой есть у Лос-Аламосской национальной лаборатории. Точнее, Лос-Аламосская национальная лаборатория в сотрудничестве с аэрокосмическим агентством NASA в настоящий момент его разрабатывает и очень надеется, что однажды подобные установки будут использоваться для питания марсианской, лунной и других космических колоний.

Прелесть небольшого ядерного реактора с названием Kilopower заключается в его простоте. Он имеет всего несколько двигающихся частей и в своей основе использует технологию теплопровода, которая была придумана в Лос-Аламосе еще 1963 году и использовалась в одной из разновидностей двигателя Стирлинга.

Работает он следующим образом. Внутри замкнутого теплопровода вокруг реактора двигается жидкость. Под действием тепла реактора жидкость превращается в пар, на основе которого и работает двигатель Стирлинга. Внутри двигателя имеется поршень, который начинает двигаться от создающегося внутри него давления газа. Поршень подсоединен к генератору, который производит электричество. Несколько подобных устройств, работающих в тандеме, могут представлять собой весьма надежный источник электричества, которое можно использовать для самых различных целей в рамках различных космических миссий и задач, включая покорение планетарных тел вроде спутников Юпитера и Сатурна.

В настоящий момент прототип компактного реактора способен производить от 1 кВтч – хватит разве что для питания какого-нибудь тостера – до 10 кВтч. Для эффективной работы жилища на Марсе и создания топлива потребуется примерно 40 кВтч. Вполне вероятно, что NASA отправит на планету сразу несколько (4-5) подобных реакторов. Благо они компактные.

Преимущество ядерной энергии над другими источниками неоспоримо. Во-первых, она позволяет решить проблему веса и надежности. Другие источники энергии требуют наличия большого объема топлива (что делает их тяжелыми) или же зависимы от климатических и сезонных условий. Например, солнечная энергия требует, что разумно, постоянного доступа к солнечному свету. В условиях Марса такая роскошь может быть непозволительной, так как там тоже день сменяется ночью, порой на несколько месяцев. Кроме того, важную роль в этом играет более тщательный подбор места основания колонии, так как в некоторых регионах Красной планеты бывают сильные пылевые бури, опять же, иногда длящиеся несколько месяцев. В конце концов, солнечные панели и батареи много весят, следовательно, потребуют запуска слишком тяжелой ракеты, которая, в свою очередь, потребует использования очень большого объема топлива. Дорого. Очень дорого. Ядерному реактору же без разницы, в какое время суток, а также при каких погодных условиях работать.

Эксперименты и тестирование реактора Kilopower начались в конце прошлого года и проходят на ядерном полигоне в Неваде (США). Завершатся они испытаниями при полной температурной нагрузке весной этого года. Это, конечно же, не означает, что после мы сможем сразу же отправляться покорять другие миры, однако финальные испытания покажут, какой следующий вектор развития следует выбрать для приближения к этому дню.

Помимо NASA в проекте разработки реактора принимают участие Исследовательский центра Гленна, Космический центр Маршалла, Центр национальной безопасности Y-12, а также подрядчики NASA, компании SunPower и Advanced Cooling Technologies.