|
США хотят добиться энергетического господства в космосе
|
|
|
|
Энергетика имеет фундаментальное значение — исследователи связывают нехватку надежной энергии с плохим физическим и психическим здоровьем и более высоким уровнем смертности. Но когда астронавты расширяют границы освоения космоса, энергия становится вопросом жизни и смерти. Поиск надежных источников энергии для условий в космосе представляет собой сложную задачу, которую исследователи в области ядерной науки и технологий готовы решить.
|
|
|
|
С 1960—х годов космические аппараты, такие как "Вояджер-1" и "Вояджер-2", а также марсоходы используют радиоизотопные системы питания - устройства, которые используют тепло распада плутония для надежной выработки тепла и электроэнергии. Хотя в настоящее время в космосе не работают ядерные реакторы на основе деления, НАСА выпустило директиву о наземной энергетике на основе деления и намерено разместить реактор на Луне в 2030 финансовом году.
|
|
|
|
Для достижения этой цели в докладе "Взвешивая будущее: стратегические варианты лидерства США в области ядерной космонавтики" предлагается несколько возможных путей достижения успеха.
|
|
|
|
"Это может звучать как научная фантастика, но это не так", - сказал Себастьян Корбисьеро, национальный технический директор Инициативы космических реакторов Министерства энергетики. "Это очень реалистично и может значительно увеличить возможности человека в космосе, поскольку ядерные реакторы обеспечивают постепенное увеличение количества доступной энергии. Что нам нужно сейчас, так это четкий путь вперед".
|
|
|
|
|
|
|
Особые соображения
|
|
|
|
Несмотря на то, что между появляющимися наземными усовершенствованными реакторами и космическими системами ядерного деления можно найти много общего, существуют некоторые ключевые различия, которые создают проблемы, требующие решения в космической среде. "Большие различия заключаются в массе, температуре и долговечности компонентов", - сказал Корбисьеро.
|
|
|
|
Все, что отправляется в космос, должно транспортироваться ракетой, поэтому реактор должен быть как можно более легким, но при этом прочным и долговечным. Таким образом, вес становится основным фактором, - сказал Корбисьеро.
|
|
|
|
Например, вода может оказаться не лучшим выбором теплоносителя для космических реакторов, поскольку для ее хранения потребуются очень толстые корпуса из тяжелых металлов высокого давления.
|
|
|
|
Материалы, подходящие для экстремальных условий внутри наземного ядерного реактора, могут оказаться непригодными для еще более напряженных условий, которые приходится выдерживать космическому реактору. Чтобы максимально увеличить выходную мощность, космические реакторы работают при гораздо более высоких температурах.
|
|
|
|
Кроме того, наземные реакторы, как правило, отключаются каждые 18-24 месяца для замены деталей и дозаправки. В отличие от этого, космические реакторы планируется спроектировать так, чтобы они прослужили 10 лет без технического обслуживания. Для этого требуются исключительно прочные компоненты и электроника, способные выдерживать суровые условия космоса в течение длительного времени, — факторы, влияющие на развитие, оцениваются в рамках проекта НАСА "Энергия на поверхности".
|
|
|
|
Специалисты-ядерщики работают над разработкой и испытаниями соответствующих конструкций реакторов, отвечающих этим жестким требованиям к космической системе.
|
|
Потенциальные перспективы на будущее
|
|
|
|
Первые работы в области космической ядерной энергетики были проведены в США и Советском Союзе, что привело к появлению первых реакторов, таких как SNAP-10A, и десятилетиям энергетических инноваций для поддержки полетов в дальний космос. Почти 70 лет спустя НАСА сотрудничает с другими федеральными агентствами, национальными лабораториями и частными компаниями в создании надежных ядерных реакторов для выработки электроэнергии на Луне и Марсе.
|
|
|
|
Несмотря на то, что США последовательно инвестируют в развитие космических ядерных технологий, темпы развития должны ускориться, чтобы страна могла сохранить лидерство в области космических ядерных двигателей и наземных энергетических решений. В докладе о лидерстве в области космической ядерной энергетики представлены три стратегии для рассмотрения:
|
|
|
|
Стремитесь к большему или возвращайтесь домой: Этот вариант предназначен для того, чтобы как можно быстрее добиться максимального эффекта за счет реализации крупного проекта по производству электроэнергии мощностью 100-500 киловатт, осуществляемого НАСА или Военным министерством при поддержке Министерства энергетики. Этот проект потенциально может принести высокую отдачу от инвестиций, но потребует последовательного, надежного руководства сверху вниз и финансирования.
|
|
|
|
Шахматный ход: Этот вариант предполагает, что долгосрочное финансирование на высоком уровне может оказаться неосуществимым. Предложение включает в себя два небольших проекта мощностью менее 100 киловатт электроэнергии в рамках государственно-частного партнерства. Один из проектов, предложенный НАСА, предусматривает создание энергетического реактора для размещения на орбите Луны или на ее поверхности.
|
|
|
|
Другой проект, осуществляемый Военным министерством, предусматривает создание космической системы. Этот вариант снижает риск, позволяя частным компаниям выбирать технологию и топливо в соответствии со сроками и бюджетными ограничениями.
|
|
|
|
Освещайте путь: Этот осторожный и постепенный подход предполагает разработку небольшой — менее 1 киловатта — демонстрационной системы электро-радиоизотопного питания. Хотя этот вариант ограничен по масштабам, он помогает установить правила, накопить исторические знания и проложить путь для учреждений частного сектора.
|
|
|
|
Учитывая значительные технические и геополитические последствия использования космической ядерной энергии, эти стратегии предлагают три жизнеспособных направления развития, учитывающих различные временные, энергетические и финансовые затраты.
|
|
|
|
INL будет играть ключевую роль в разработке стратегий использования космической ядерной энергии и двигательных установок. Являясь ведущей национальной лабораторией, поддерживающей разработку космических реакторов, INL координирует работу нескольких национальных лабораторий по разработке технологий, возможностей и инфраструктуры, необходимых для обеспечения успеха миссии.
|
|
|
|
Располагая специализированным персоналом и самым современным оборудованием, таким как испытательный комплекс для переходных реакторов, INL располагает всем необходимым для проведения критических испытаний топлива для ядерных силовых реакторов и внедрения новых реакторных технологий на месте. Это позиционирует INL как центр развития технологий космических реакторов, предоставляющий необходимый технический опыт и ресурсы для поддержки амбициозных проектов.
|
|
|
|
По словам Корбисьеро, для достижения целей нашей страны в области космической ядерной энергетики необходимы амбициозные стратегии, в частности, создание реактора на Луне. Ускорение общенациональных исследований и разработок в области этих технологий обеспечит сохранение лидерства США в этой важнейшей области.
|
|
|
|
"Мы, возможно, стоим на пороге важного шага вперед в области использования ядерной энергии в космических целях", - сказал Корбисьеро. "Быть частью подобных усилий — это самое захватывающее, что может быть. Это то, что вы расскажете своим внукам".
|
|
|
|
Источник
|
