Освоение дальнего космоса потребует альтернативных источников энергии, т.к. зависимость от существующих технологий допустима на околоземной орбите, но будущее отрасли зависит от более эффективных и независимых источников энергии.
Космическая ядерная энергетика – один из возможных вариантов решения этого вопроса, поскольку химические и электрические ракетные двигатели не в состоянии обеспечить требуемую безопасность и автономность космических миссий.
Впервые ядерный реактор был запущен в космос США в 1965 году. Аппарат с реактором SNAP-10A проработал на орбите почти полтора месяца, а затем вышел из строя из-за неполадок в спутнике-носителе. SNAP-10A вошел в историю, как первый и единственный ядерный реактор с КПД 1,5% (500-600 Вт из 40 кВт). Аппарат и сейчас находится на орбите и проведет там еще 4000 лет, после чего радиоактивность системы снизится до приемлемого уровня, и спутник можно будет сжечь в атмосфере Земли.
Советский Союз достиг больших успехов – космический реактор БЭС-5 «Бук», выведенный на орбиту в 1970 г., имел лучшую производительность, чем американский аналог. При тепловой мощности 100 кВт в электрическую форму переводилось примерно 3 кВт. Установка представляла собой миниатюрный реактор на быстрых нейтронах. КПД в 3% объяснялся размером устройства. В дальнейшем удалось повысить КПД (5-6,6 кВт при тепловой 150 кВт), увеличить ресурс, уменьшив при этом массу и габариты установки.
Активные разработки методов применения ядерных технологий в космосе Россией (СССР) и США ведутся уже давно. После того, как в 1954 году были сделаны первые расчетно-теоретические исследования для ядерного ракетного двигателя (И. И. Бондаренко/В. Я. Пупко) НИИ-1 разработал программу первых экспериментальных работ, в 1962 были проведены первые испытания макетных ТВС (тепловыделяющих сборок), 1977 – огневые испытания ЯРД, 1983 – серия испытаний, подтвердивших принципиальную возможность использования этого реактора в качестве источника энергии в космосе. США, в свою очередь, вели разработку ЯРД в рамках Национальной программы по ядерным ракетам ROVER/NERVA (1959-1972 г.): было испытано около 40 установок с реакторами ЯРД, основой конструкции которых стал гомогенный реактор с активной зоной из графита и осевым течением водорода. По итогам работ технология, которую разрабатывали советские ученые (гетерогенный реактор и поэлементная отработка его узлов) впоследствии была признана лучшей.
Работа над ЯРД не прекращается и ведется как в США, так и в России. К примеру, совместный проект госкорпораций Роскосмоса и Росатома - ядерная энергодвигательная установка мегаваттного класса (ЯЭДУ), на основе которой планируется создать космический комплекс «Нуклон». Предполагается, что комплекс будет состоять из орбитального модуля (космического буксира), наземного технического комплекса, центра управления и логистической инфраструктуры. Разработкой аванпроекта космического ядерного буксира с транспортно-энергетическим модулем (ТЭМ) и модулем полезной нагрузки (МПН) займется КБ «Арсенал». Соответствующий контракт был заключен между конструкторским бюро и «Роскосмосом» в конце 2020 года. Планируется, что работа над аванпроектом будет завершена к 2024 году (по контракту), а в 2030 году уже пройдут летные испытания буксира (Ю.Урличич, «Королёвские чтения», 2021 г.).
