22.02.2022
С начала этого года под эгидой Международного агентства по атомной энергии (МАГАТЭ) и ООН прошли конференции по вопросам переноса ядерных технологий в космические программы. По мнению экспертов, освоение Солнечной системы будет невозможным без появления ракетных двигателей на ядерной энергии и без новых мощных источников электричества для космических кораблей и баз.
Источник изображения: NASA
Идея космических силовых ядерных установок не нова. Человек научился управлять реакцией распада атома на Земле и был не против перенести опыт в космос. К сожалению, атом не уставал показывать, что он опасен. История с падением в 1978 году силовой ядерной установки в составе спутника «Космос-954» на северные территории Канады больно ударила по кошельку и престижу СССР. Иметь над головой такое «счастье» больше никто не хотел.
Впрочем, даже вывод в космос корабля с ядерной установкой на бору чреват катастрофическими результатами в случае аварии, что тоже никак нельзя исключать. Очевидно, что для вывода в космос кораблей с ядерными силовыми установками потребуются новые технологии по обеспечению беспрецедентного уровня аварийной защиты радиоактивных материалов. МАГАТЭ и ООН к этому готовы и всячески поддерживают новые инициативы.
Концепт космического корабля NASA с ядерным двигателем. Источник изображения: NASA
Кстати, многочисленные сообщения в прошлом году стали лишним свидетельством, что в космонавтике фокус снова сместился в сторону ядерных двигателей. Россия, США, Китай и другие страны инициировали или продолжили программы по разработке как ядерных двигателей для космических аппаратов, так и ядерных установок для обеспечения питанием космических станций и баз.
«Ядерные технологии уже давно играют важную роль в известных космических миссиях, но будущие миссии могут использовать ядерные системы для гораздо более широкого спектра применений — наш путь к звёздам лежит через атом», — сказал Михаил Чудаков, заместитель генерального директора МАГАТЭ. Это заявление прозвучало на виртуальном мероприятии МАГАТЭ: «Атомы для космоса: Ядерные системы для освоения космоса», в котором приняли участие 500 человек из 66 стран.
«Для будущих межпланетных полетов с экипажем почти наверняка потребуются двигательные установки с характеристиками, значительно превосходящими лучшие современные химические двигатели», — подтвердил Уильям Эмрич (William Emrich), бывший ведущий инженер проекта в NASA.
Простым вариантом ядерного ракетного двигателя представляется ядерная тепловая двигательная установка (ЯТП), в которой ядерный реактор деления нагревает жидкое топливо, например, водород, превращая его в газ, который расширяется через сопло для создания тяги и приведения в движение космического аппарата. По сравнению с традиционными химическими ракетами это может сократить время полета на Марс на 25 %.
Источник изображения: Rolls-Royce
Ещё один вариант — это ядерная электрическая силовая установка (ЯЭДУ), в которой тепловая энергия реактора преобразуется в электрическую. Тяга при этом ниже, но будет непрерывна, а эффективность использования топлива намного выше, как и скорость, которую можно развить, что может сократить время полета на Марс на 60 % по сравнению с традиционными химическими ракетами.
Наконец, около двух десятков лет изучается вопрос создания термоядерного ракетного двигателя или привода прямого синтеза (DFD), в котором энергия синтеза должна создавать тягу от реакции без прохождения промежуточного этапа выработки электроэнергии. Этой темой плотно занимаются в Принстонской лаборатории физики плазмы и рассчитывают на успех.
Стефани Томас (Stephanie Thomas), вице-президент компании Princeton Satellite Systems, которая разрабатывает концепцию термоядерной ракеты, сказала: «DFD может производить удельную мощность на несколько порядков выше, чем другие системы, сокращая время полета и увеличивая полезную нагрузку, что позволит нам гораздо быстрее достичь пунктов назначения в дальнем космосе».
Концепция лунных рейдеров NASA на ядерных двигателях. Источник изображения: DARPA
В полной мере использование ядерных реакций деления в космосе будет задействовано для выработки электричества для обеспечения жизнедеятельности экипажей и поддержки работоспособности техники и оборудования. Для этого разрабатываются небольшие ядерные реакторы для работы в условиях космоса и на планетах, в частности, на Луне и на Марсе, где в ближайшие два десятка лет планируется создать базы. В документах ООН и МАГАТЭ подчёркивается, что во главу угла должна быть поставлена безопасность и выработка международных законов об использовании ядерных технологий в космосе.
а также