NASA завершує початковий етап свого проекту Fission Surface Power, який був зосереджений на розробці концептуальних проектів невеликого ядерного реактора поділу, що генерує електрику, який можна було б використовувати під час майбутньої демонстрації на Місяці, а також основою для майбутніх проектів для Марса .
У 2022 році NASA уклало три контракти на 5 мільйонів доларів з комерційними компаніями, доручивши кожній розробити початковий проект, що включає реактор разом із системами перетворення енергії, відведення тепла, управління та розподілу енергії; кошторисні витрати; графік розробки, що все разом може прокласти шлях до забезпечення стійкої присутності людини на поверхні Місяця протягом як мінімум 10 років.
«Демонстрація ядерного джерела енергії на Місяці потрібна, щоб показати, що це безпечний, чистий і надійний варіант», — сказала Труді Кортес, директор програми Technology Demonstration Missions у Дирекції космічних технологій NASA у Вашингтоні. «Місячна ніч складна з технічного погляду, тому наявність такого джерела енергії, як цей ядерний реактор, який працює незалежно від Сонця, є сприятливим варіантом для довгострокових досліджень та наукових зусиль на Місяці».
Якщо сонячні енергетичні системи на Місяці мають обмеження, то можна ядерний реактор розмістити в постійно затінених місцях або безперервно генерувати електроенергію протягом місячних ночей, які тривають 14 з половиною земних діб.
NASA розробило відкриті та гнучкі вимоги до цього початкового реактора, щоб комерційні партнери змогли пропонувати творчі підходи для технічної перевірки.
«Було здорове розмаїття підходів; всі вони були дуже унікальними один від одного», — сказала Ліндсей Калдон, керівник проекту з поверхневої енергетики в Дослідницькому центрі Гленна NASA у Клівленді. «Ми спеціально не висунули їм багато вимог, тому що хотіли, щоб вони мислили нестандартно».
Проте, певні вимоги NASA підготувало. Розміри реактора повинні бути в межах шести метричних тонн, його потужність повинна бути в змозі генерувати 40 кіловат (кВт) електроенергії, забезпечуючи достатню кількість енергії для демонстраційних цілей та додаткову потужність, доступну для запуску місячного середовища, марсоходів, резервних мереж або наукових експериментів. Для порівняння, у США потужність 40 кВт у середньому може забезпечити електроенергією 33 домогосподарства.
Також до умов NASA входила можливість роботи реактора терміном мінімум від 10 років без втручання людини та її безпека, особливо щодо дози радіації та захисту, що є ключовими факторами.
Крім встановлених вимог, передбачалося, що реактор дистанційно включатиметься і управлятиметься. Розробники виявили потенційні несправності та розглянули різні види палива та конфігурації. Земний досвід використання ядерної енергії у поєднанні досвідом у космосі породив широкий спектр ідей.
Тепер NASA планує продовжити три контракти першої фази проекту, щоб зібрати більше інформації до другої фази, коли виробникам буде запропоновано спроектувати обрані реактори для демонстрації на Місяці. Відкритий тендер на другу фазу проекту заплановано на 2025 рік.
Далі, після реалізації другої фази, намічений термін доставки реактора на стартовий майданчик — початок 2030-х років. На Місяці реактор повинен пройти демонстрацію протягом року, за якою підуть дев'ять років експлуатації. Якщо все піде добре, конструкція реактора може бути оновлена для потенційного використання на Марсі.
Окрім підготовки до другої фази, NASA нещодавно уклало контракти з Rolls Royce North American Technologies, Brayton Energy та General Electric на розробку перетворювачів енергії Brayton.
Теплова енергія, що виробляється при ядерному поділі, перед використанням повинна бути перетворена на електрику. Конвертери Brayton вирішують це завдання, використовуючи різницю тепла для обертання турбін усередині конвертерів. Однак нинішні перетворювачі Brayton витрачають багато тепла, тому NASA поставило перед компаніями завдання зробити ці двигуни ефективнішими.
