НАСА и Министерство энергетики США выбрали три концептуальных предложения по проектированию энергосистемы ядерного деления. Проект планируется запустить на Луне к концу десятилетия.
Для большинства людей получение доступа к электричеству сводится к поиску ближайшей розетки. За пределами Земли доступ к электричеству не так прост. Используя энергию ядерного деления, астронавты смогут использовать надежный источник энергии для изучения как Луны, так и Марса.
Система, разработанная НАСА, будет легкой и способной работать независимо от местоположения, погоды, доступного солнечного света и других природных ресурсов. В сочетании с солнечными батареями, батареями и топливными элементами строящаяся система сможет обеспечивать энергией работу марсоходов, проводить эксперименты и использовать ресурсы Луны для производства воды, топлива и других материалов жизнеобеспечения.
Деление ядра — ядерное превращение, связанное с распадом ядра на два (иногда больше) осколка с одинаковыми массами. Явление сопровождается испусканием нейтронов, а также гамма-квантов, которые несут значительные количества энергии (несколько МэВ на распад). У НАСА есть несколько причин инвестировать в эту технологию:
- Надежность: Энергосистема, основанная на использовании процессов деления, будет надежной и сможет работать 24/7 в затененных кратерах и во время долгих лунных ночей, когда получение энергии из солнечного света затруднено.
- Мощность: система будет обеспечивать не менее 40 киловатт электроэнергии, достаточной для непрерывного энергоснабжения 30 домохозяйств в течение десяти лет.
- Вес: Небольшие размеры и легкость строящейся системы облегчат ее транспортировку на Луну, а затем на Марс.
На фото: многоцелевой радиоизотопный термоэлектрический генератор (ММРТГ). (а) Конфигурация проекта. (b) Установка на марсоход Curiosity. Источник: Отчет НАСА «Сравнение технологий преобразования энергии для космических ядерных энергетических систем ».
Существует два основных варианта ядерных технологий:
- энергетические системы на радиоизотопах, которые используют естественную теплоту распада 238 Pu для выработки электроэнергии примерно до 1 кВт; и
- энергосистемы, использующие реакцию деления 235U , способные выдавать электроэнергию от киловатт до мегаватт.
Ключевым элементом ядерно-энергетических систем в космосе является технология, позволяющая преобразовывать тепло от ядерных процессов в электричество. Ядерные системы являются благоприятным вариантом для миссий, которым требуется долговременное питание во враждебной космической среде, где солнечный свет недоступен или ограничен для производства солнечной энергии.
Примеры ядерно-энергетических миссий включают научные марсоходы на Марсе (например, Curiosity, Mars 2020), марсианские лунные и надводные посадочные модули, пилотируемые наземные аванпосты, планетарные орбитальные аппараты в дальнем космосе, научные посадочные модули Ocean World и роботизированные космические зонды.