Когда на прошлой неделе NASA объявила о новой миссии вертолёта на Марс под названием Skyfall, внимание учёных привлекло не столько сам план запустить крошечные аппараты на Красную планету в декабре 2028 года, сколько способ доставки: первая в своём роде ядерная ракета.
«После десятилетий исследований и миллиардов долларов, потраченных на концепции, которые так и не покинули Землю, Америка наконец приступит к использованию ядерной энергии в космосе», — заявил администратор NASA Джаред Айзекман во время анонса.
Это заявление ошеломило сообщество планетологов. В официальном списке рекомендованных миссий NASA такого проекта не было. Учёные недоумевали: кто инициировал проект и как NASA планирует уложиться в столь сжатые сроки — конец 2028 года кажется «завтрашним днём» в космических масштабах, а ядерные технологии добавляют сложностей.
«ВОЗМОЖНОЕ БУДУЩЕЕ»
Попытки связаться с NASA — звонки в штаб-квартиру и письма в Лабораторию реактивного движения в Пасадене (где создали предшественника Skyfall — вертолёт Ingenuity) — остались без ответа. Напомню: Ingenuity, аппарат размером с коробку для салфеток, совершил более 70 полётов на Марсе с 2021 по 2024 год.
Бывший высокопоставленный чиновник NASA (выступавший анонимно) считает, что проект теоретически возможен, но подчёркивает: главный показатель серьёзности намерений — наличие бюджета.
«Если бы мне предложили запустить вертолёты Ingenuity в 2028 году, учитывая, что сейчас 2026-й, я бы сказал: сроки сжатые. Но это не невозможно. Хотелось бы увидеть конкретные планы. Видение — это мечта, а видение плюс бюджет — возможное будущее», — поделился он с журналом Scientific American.
Годовой бюджет NASA составляет около 24 миллиардов долларов, но большая часть средств уходит на пилотируемые программы: поддержание МКС и лунную программу «Артемида».
Если финансирование Skyfall выделят из бюджета пилотируемых полётов, учёные, вероятно, не будут возражать. Но если средства придётся брать из более скромного фонда планетарных исследований, какие-то проекты неизбежно придётся сократить — без увеличения общего бюджета.
Планетолог Пол Бирн из Университета Вашингтона в Сент-Луисе, несмотря на риски, видит в Skyfall повод для оптимизма.
«Именно этим NASA должна была заниматься ещё в конце 1970-х. Где наша лунная база? Если проект осуществится — а это большое „если“ — мы получим NASA, о которой многие мечтали в детстве: люди на Луне, регулярные посадки, ядерная тяга для быстрых полётов к далёким мирам и перевозки крупных грузов», — говорит он.
ПРОДВИЖЕНИЕ ПО ПРИНЦИПУ «ПОДКЛЮЧИ И РАБОТАЙ»
Миссия Skyfall отправится к Марсу на небольшом ядерном космическом корабле Space Reactor-1 (SR-1) Freedom мощностью 20 киловатт. По словам Джареда Айзекмана, многие части корабля и реактора уже почти готовы или полностью завершены. Проект координирует NASA в партнёрстве с Министерством энергетики США (DOE), которое управляет национальным ядерным запасом.
При этом сам реактор пока не создан — и он будет отличаться от того, который NASA планирует установить на лунной базе к 2030 году. Ключевой модуль SR-1 Freedom позаимствуют из компонента Power & Propulsion Element (PPE) — части отменённой недавно космической станции Gateway (проект программы «Артемида»).
История PPE довольно запутанна: ранее он был главным элементом миссии по перенаправлению астероида, запущенной при Обаме. Она обошлась в 2,6 миллиарда долларов, но её закрыли в 2017 году.
История ядерных двигателей в космосе долгая и неоднозначная. В 1961 году президент Джон Ф. Кеннеди, объявив о планах отправить людей на Луну, также выделил средства на разработку ядерной ракеты. Он считал, что это откроет путь к более амбициозным миссиям — вплоть до краёв Солнечной системы.
Четыре года спустя, в 1965-м, США запустили SNAP-10A — единственный американский ядерный реактор, вышедший на орбиту. Его предшественник, SNAP-9A, в 1964 году не смог достичь орбиты и выбросил около килограмма радиоактивного плутония в атмосферу. Несколько советских космических реакторов тоже загрязняли Землю.
Из-за общественного неприятия ядерных технологий, нехватки денег и сложных правил американские проекты космических реакторов регулярно сворачивались. Казалось, возвращать ядерную энергию в космос слишком сложно.
Тем не менее NASA изучила два способа создания реакторных ракет:
- Ядерно-тепловая тяга — самый быстрый способ доставить астронавтов на Марс. Работает при температуре около 4 400 °F, выбрасывая радиоактивные газы короткими мощными импульсами.
- Ядерно-электрическая тяга — работает непрерывно, но медленно, набирая скорость годами.
Корабль SR-1 Freedom с модулем PPE будет использовать второй метод: преобразовывать тепло реактора в электричество для ксеноновых двигателей, которые не создают радиоактивного выхлопа.
Реактор будет работать на низкообогащённом уране высокой чистоты — подход, позаимствованный из проекта DRACO (совместный проект NASA и DARPA). Запущенный в 2023 году, он предусматривал создание ядерной тепловой ракеты к 2027 году с бюджетом в полмиллиарда долларов. Использование низкообогащённого урана помогало обходить бюрократические преграды. DARPA планировала впервые тестировать реактор прямо в космосе.
Но в 2024 году Министерство энергетики потребовало проводить наземные испытания — это заняло бы годы и стоило сотни миллионов долларов. В 2025 году DARPA закрыла проект.
Скотт Пейс, директор Института космической политики при Университете Джорджа Вашингтона, считает, что отмена DRACO лишила учёных шанса проверить, как одобрять ядерные реакторы для космоса.
«Во многом DRACO был наполовину техническим, наполовину регуляторным пилотным проектом, — говорит он. — Я сожалею об отмене: мы потеряли шанс протестировать процесс одобрения ядерных реакторов для космоса».
При этом Пейс полагает, что ситуация улучшилась благодаря четырём исполнительным указам, подписанным в прошлом году: они упростили некоторые ядерные нормативы.
«Нормативная база теперь на месте, — отмечает он. — Я давно не видел такой поддержки со стороны Министерства энергетики для космических проектов — наверное, со времён Буша-старшего».
Не все верят в успех NASA в сфере ядерных технологий. Аэрокосмический инженер из Университета Макгилла Эндрю Хиггинс считает, что подход к разработке SR-1 — когда компоненты из несвязанных проектов просто «собирают в конструктор» — не учитывает всех сложностей.
По его мнению, объединение ядерного космического корабля и марсианских вертолётов выглядит случайным, как сэндвич с арахисовым маслом и джемом, — явной причины соединять их нет.
ЛУЧШЕ ПОЗДНО, ЧЕМ НИКОГДА
Хиггинс объясняет: ядерно-электрическая тяга оправдана для дальних целей — например, чтобы выйти на орбиту спутников Юпитера или долететь до Тритона (спутника Нептуна). Там есть время постепенно набрать скорость. Но Марс слишком близко, чтобы SR-1 полностью раскрыл свой потенциал. К тому же для большинства задач во внутренней части Солнечной системы эффективнее использовать солнечную энергию.
Инженер допускает, что SR-1 может стать демонстрационным проектом работы ядерного реактора в космосе, но не сократит длительность миссии и не увеличит грузоподъёмность.
Более реалистично предположить, что NASA просто хочет как можно скорее запустить ядерный реактор. А окно запуска к Марсу оправдывает жёсткий график разработки и финансирование.
Интересно, что срок запуска — декабрь 2028 года — совпадает с последним месяцем правления администрации Трампа. Это может помочь сохранить поддержку Белого дома и защитить проект от попыток Конгресса свернуть его в период поспешной разработки.
Почему выбрали именно миссию Skyfall? Всё просто: это самая лёгкая миссия на поверхность Марса. Вертолёты можно быстро изготовить, а отдельный посадочный модуль не потребуется.
Получается, SR-1, возможно, не лучший выбор для Skyfall — но без него миссия вообще не состоялась бы. Проекты поддерживают друг друга, помогая преодолеть сомнения в их реалистичности. Кроме того, это напоминает о конечной цели лунной программы Artemis: отправить астронавтов на Марс.
Пока неизвестно, удастся ли запустить миссию в 2028 году. Но сторонники проекта уверены: благодаря активной поддержке Джареда Айзекмана NASA продолжит работу над миссией как минимум до 2030 года.
«Допустим, всё сработало, но запуск задержался на два года, — говорит бывший чиновник NASA. — Вы считаете, это будет ужасной неудачей? У нас появится ядерно-электрическая тяга! Я буду прыгать от радости!»