Космическое агентство NASA и Министерство обороны США выделили 5 миллионов долларов на разработку трех концепций реактора для ядерной термоструйной двигательной установки.
Быстрее на Марс
Ядерная тепловая ракетная двигательная установка - это идея использования тепла ядерного реактора для создания отдачи топлива. В случае обычных химических ракет энергия отдачи получается от сжигания ракетного топлива. В случае ядерного теплового ракетного двигателя тепло генерируется реакцией деления радиоактивного элемента. Затем это тепло передается рабочему телу, в основном жидкому водороду, который при нагревании расширяется в сопле двигателя, создавая тягу.
Считается, что ядерные тепловые ракетные двигатели могут ускорить исследование дальнего космоса. Например, путь на Марс с их использованием займет 3 месяца вместо 6 в течение оптимального окна запуска с Земли. Однако эти двигатели также несут в себе определенные риски. Возможный отказ и взрыв ракеты во время полета в атмосфере могут вызвать сильное радиоактивное загрязнение.
Концепции таких двигателей были разработаны в самом начале космической программы. Самый известный пример - американская программа NERVA. Были построены прототипы, которые успешно прошли наземные испытания на динамометрах. Однако программа закончилась в 1973 году, и технология никогда не использовалась в космических полетах.
Деньги на проекты космических реакторов
Совместная работа государственных органов и космической отрасли позволяет США разрабатывать ядерные двигательные установки.
Контракты на проекты ядерных тепловых двигателей - важный шаг на пути к созданию настоящего реактора, который однажды сможет запустить космическую миссию и принести новые открытия, - сказал Джим Рейтер, заместитель администратора NASA по новым технологиям в Управлении космических технологий, во время объявления победителей.
Контракты были присуждены через Национальную лабораторию Айдахо, а предложения были оценены субподрядчиком Национальной лаборатории Айдахо, Battelle Energy Alliance. Средства на программу выделены из финансового бюджета NASA на 2021 год. Ежегодные контракты на проектирование реакторов для будущих миссий были присуждены BWX Technologies (в партнерстве с Lockheed Martin), General Atomics Electromagnetic Systems из Сан-Диего (в партнерстве с X-Energy LLC и Aerojet Rocketdyne) и Ultra Safe Nuclear Technologies (в сотрудничестве с Ultra Safe Nuclear Corporation, Blue Origin, General Electric Hitachi Nuclear Energy, General Electric Research, Framatome и Materion).
По окончании годового контракта INL оценит полученные решения и даст рекомендации для NASA. Затем американское космическое агентство будет использовать полученные знания для разработки будущих решений для миссии.
Резюме
NASA уже много лет использует технологии радиоактивного распада. Радиоизотопные термоэлектрические генераторы поставляли электроэнергию для миссий "Кассини-Гюйгенс", "Вояджер-1 и -2", а также марсоходов Curiosity и Perseverance, которые в настоящее время работают на Марсе. Однако в этих случаях это совершенно другая технология - тепло от радиоактивного распада в таких генераторах преобразуется в электричество, и мы имеем дело с естественным распадом без цепной реакции. В случае тепловых реакторов тепло от такого реактора будет нагревать топливо для создания тяги. Для этого требуется гораздо больше энергии, а значит, и необходимость проведения контролируемой цепной реакции.
Пройдет еще некоторое время, прежде чем будут разработаны первые прототипы таких тепловых ядерных двигателей. Однако многие ученые и космические инженеры утверждают, что эта технология необходима, если NASA серьезно относится к пилотируемым полетам на Марс в 1930-х годах.
Больше информации: