NASA планує запустити ядерний реактор на Місяць до 2030 року

Виконувач обов'язків адміністратора NASA Шон Даффі минулого тижня оголосив амбітну мету створити ядерний реактор потужністю 100 кіловат, який має бути запущений на Місяць до 2030 року. Така потужність дозволить забезпечити електроенергією приблизно 80 домогосподарств у Сполучених Штатах.

Ядерні реактори працюють на Землі вже понад 70 років, проте розміщення такого пристрою на Місяці відкриє нові можливості для космічних досліджень та освоєння Сонячної системи. Сьогодні більшість роботизованих космічних апаратів NASA працюють на рівні потужності, еквівалентному кільком лампам розжарювання, що суттєво обмежує можливості наукових приладів на борту.

Міжнародна космічна станція отримує енергію від масивних сонячних панелей, однак такий підхід непрактичний для місячних поселень, де холодна темна ніч триває два тижні, або для Марса, де Сонце знаходиться далі і світить тьмяніше. Ядерні реактори також дозволили б створити швидші та ефективніші двигуни для космічних кораблів.

Використання радіоактивних джерел енергії в космосі не є новинкою. Космічні зонди Вояджер-1 і Вояджер-2, які досі працюють після запуску в 1977 році, живляться від плутонію, де тепло природного радіоактивного розпаду перетворюється на електроенергію. Спочатку плутонієві джерела генерували 470 ват, але за десятиліття потужність зменшилася до приблизно 225 ват.

Однак плутонієві джерела живлення на Вояджерах більше схожі на батареї, ніж на ядерні електростанції на Землі. Поділ ядра — ланцюгова реакція розщеплення атомів урану — вивільняє набагато більше енергії, ніж сонячні панелі та джерела живлення Вояджерів.

Високопоставлений чиновник NASA, який говорив на умовах анонімності, пояснив: «Секретар дуже чітко дав зрозуміти у своїй новій ролі виконувача обов'язків адміністратора, що нам потрібно діяти масштабніше та сміливіше, ніж під час програми Аполлон. Все потребує енергії».

Бгав'я Лал, колишній заступник адміністратора з питань технологій, політики та стратегії NASA, підкреслила потенціал ядерної енергії в космосі. Разом з Роджером Майерсом, колишнім керівником Aerojet Rocketdyne, вона написала документ, який обґрунтовує необхідність демонстрації ядерного реактора в космосі до 2030 року. «Реактор і кілограм урану зможуть виробити стільки ж енергії, скільки вантажний потяг, повний вугілля. Це змінює парадигму», — зазначила Лал.

Місячний реактор працюватиме дещо інакше, ніж земний. По-перше, він має бути достатньо малим і легким, щоб поміститися в ракету. Заходи безпеки включають заборону вмикання реактора до досягнення Місяця.

На Місяці немає води чи повітря. Температура поверхні коливається від 250 градусів за Фаренгейтом вдень до мінус 400 градусів вночі. Це ускладнює управління температурою реактора для підтримання його ефективної роботи. Запропоновані конструкції місячних реакторів зазвичай включають великі радіатори для розсіювання тепла.

Кевін Ау, віце-президент з дослідження Місяця в Lockheed Martin, зазначив, що найбільшим викликом для потужнішого реактора буде розробка матеріалів, здатних витримувати вищі температури для перетворення тепла на електроенергію.

Експерти стверджують, що створення такого джерела енергії цілком реально. «Це не наукова фантастика, це цілком здійсненно», — сказав Себастьян Корбізієро, старший менеджер програм в Айдахській національній лабораторії, який очолює програму космічних реакторів Департаменту енергетики.

Однак деякі зовнішні експерти вважають нереалістичним створення реактора та його запуск до 2030 року. Вони також називають це дещо незрозумілим, оскільки NASA наразі не планує нічого на місячній поверхні, що потребувало б реактора так швидко.

Окрім необхідної роботи з проектування та створення місячного реактора, отримання регулятивних дозволів на його запуск займе кілька років. Чиновник NASA пояснив, що дата 2030 року має на меті забезпечити фокус і мотивацію: «Терміновість — це назва гри. Якщо ми поставимо це занадто далеко в майбутнє, ми цього не досягнемо».

Директива Даффі також посилається на плани Китаю та Росії побудувати ядерний реактор для місячної бази поблизу південного полюса Місяця. Існує побоювання, що зона обмеження навколо реактора може обмежити можливості Сполучених Штатів на Місяці.

Чиновник відмовився назвати суму коштів, яка буде виділена на програму, але сказав, що це може бути сотні мільйонів доларів або більше мільярда.

У 2022 році NASA разом з Айдахською лабораторією надала контракти на початкові проектні дослідження місячного реактора потужністю 40 кіловат. Ці невеликі зусилля очолювали Lockheed Martin, яка побудувала багато космічних апаратів NASA; Westinghouse, важковаговик атомної енергетики; та співпраця між двома стартапами — Intuitive Machines та X-energy.

Усі три дослідження не змогли вписати свої конструкції реакторів у мету вагою менше шести метричних тонн. «Технології для цього не існує. Це скоріше система вагою дев'ять-десять метричних тонн при потужності 40 кіловат», — сказав Вінсент Білардо, виконавчий директор ядерної космічної програми в Intuitive Machines, яка двічі садила малі космічні апарати на Місяць.

Система поділу ядра потужністю 100 кіловат, ймовірно, буде ще масивнішою. Для самого реактора «це не така вже й велика зміна», сказав Джон Кеннеді, який очолює космічну ядерну програму в X-energy. Але інші компоненти, такі як радіаційний захист та апарат для перетворення тепла на електроенергію, мають бути більшими.