Китайские ученые разработали ядерную установку мощностью 1,5 мегаватта, которая позволит построить космический корабль для полетов на Марс и обратно, тем самым создав конкурента хваленому звездолету SpaceX Илона Маска.
Новый реактор с литиевым охлаждением предназначен для энергоснабжения космического корабля.
Новинка прошла несколько первоначальных наземных испытаний, которые подтвердили, что ключевые технологические препятствия были преодолены, что позволит отправить реактор в космос в сжатом виде, а затем развернуть его в более крупную конструкцию.
После запуска в космос реактор мощностью 1,5 МВт способен увеличиться до высоты, эквивалентной 20-этажному зданию. Однако на земле его можно упаковать в объем размером с контейнер и весом менее восьми тонн.
По словам исследователей, конструкция реакторной системы позволяет двигательной установке стабильно работать в суровых условиях космоса в течение длительного времени.
Космический корабль с ядерной установкой на борту сможет совершить путешествие от Земли до Марса всего за три месяца. Эта технология будет иметь жизненно важное значение для межпланетных миссий.
А космическим кораблям, работающим на ископаемом топливе, таким как Starship SpaceX, потребуется как минимум семь месяцев, чтобы достичь Красной планеты.
Ракета Starship занимает центральное место в планах NASA по высадке астронавтов на Луну в конце этого десятилетия, а также в надеждах генерального директора SpaceX Илона Маска на колонизацию Марса, но даже путешествие в один конец на Красную планету потребует масштабной системы жизнеобеспечения.
Китай намерен возглавить гонку космических путешествий на ядерной энергии
Программа НАСА «Артемида» планирует отправить ядерный реактор на Луну и использовать аналогичную технологию для создания флота космических кораблей для колонизации Марса. Европейский Союз инициировал три амбициозных проекта по развитию космических технологий, связанных с ядерной тематикой. Илон Маск заявил, что ракета Starship может быть готова к беспилотной миссии на Марс в течение 4 лет. А Россия возобновила свой проект создания космического корабля с ядерной силовой установкой. В прошлом месяце правительство США выразило обеспокоенность попытками РФ вывести платформу на низкую околоземную орбиту.
И СССР, и США отправили в космос реакторы малой мощности во времена холодной войны. Реакторы США были способны достигать максимальной мощности в диапазоне сотен ватт, тогда как устройства Советского Союза достигали мощности на уровне киловатт.
Ожидается, что проектные работы над ядерным реактором НАСА мощностью 20 киловатт, который строят Lockheed Martin, Westinghouse и частная стартап-компания IX, будут завершены к 2025 году. Космическое агентство США надеется отправить это устройство на Луну в ближайшее время, в 2030-е годы.
Китай и его партнер по исследованию Луны Россия обсуждают возможность строительства атомной электростанции на Луне, сообщило Российское космическое агентство в этом месяце. По данным Роскосмоса, китайско-российский ядерный реактор может быть запущен в период между 2033 и 2035 годами.
Потребность Китая в энергии ядерного деления, вероятно, значительно вырастет примерно к 2035 году, и еще многое предстоит сделать, включая практическую летную проверку технологий и оборудования на борту орбитальной станции Тяньгун и других космических аппаратов.
Ключевым направлением дальнейших исследований и разработок ученых станет безопасность атомных реакторов во время запуска и эксплуатации с обязательным требованием отсутствия риска ядерного взрыва, даже если реактор упадет обратно на Землю.
Температура в реакторе достигает 2329 градусов по Фаренгейту (1276 градусов по Цельсию) за счет деления уранового топлива. Это намного выше, чем в большинстве коммерческих атомных электростанций.
При нагревании жидкие формы инертных элементов гелия и ксенона превращаются в газы, которые затем будут использоваться для привода генератора. По словам исследователей, цепная реакция приведет к образованию быстрых нейтронов, которые смогут обеспечить эффективное и непрерывное энергоснабжение в течение как минимум 10 лет.
Секрет в литиевом охлаждении
Жидкий литий благодаря своей высокой теплопроводности и малому весу является идеальным теплоносителем для реактора и залогом его небольших размеров.
Традиционно теплообменник и радиационная защита занимают значительное пространство в конструкциях реакторов, но китайские инженеры разработали технологию, которая объединяет эти два компонента в один.
Теплообменник реактора изготовлен из вольфрамового сплава, что позволяет добиться эффективного теплообмена в контуре, блокируя при этом вредное излучение. Другие новые технологии включают материалы, устойчивые к высокотемпературной коррозии.
Испытания продемонстрировали возможность объединения литиевой системы охлаждения с генератором Брайтона*. Теперь команда проекта планирует использовать искусственный интеллект (ИИ) для диагностики и устранения неисправностей в долговременных беспилотных космических реакторах.
Китай планирует начать миссии по исследованию дальнего космоса, такие как пилотируемое исследование Луны, исследование астероидов, полеты над Юпитером и исследование границ Солнечной системы. Космические реакторы будут иметь решающее значение в этих начинаниях.
*Термодинамический цикл, названный в честь американского инженера Джорджа Брайтона, который изобрёл поршневой двигатель внутреннего сгорания, описывает рабочие процессы газотурбинного, турбореактивного и прямоточного воздушно-реактивного двигателей внутреннего сгорания, а также газотурбинных двигателей внешнего сгорания с замкнутым контуром газообразного (однофазного) рабочего тела.