Компанія Astrobotic Technology, яка спеціалізується на космічній робототехніці, і енергетичний гігант Westinghouse об'єднали свої зусилля для розробки джерела ядерної енергії, яка буде використовуватися в космосі NASA та Міністерством оборони.
У меморандумі про взаєморозуміння, підписаному 1 червня, дві компанії з Пенсільванії оголосили про свою співпрацю, яка може допомогти NASA повернутися на Місяць, але на цей раз з наміром залишитися там на тривалий час, а також забезпечити майбутні місії на Марс.
NASA, так само як і інші космічні агентства, зосередило свою увагу на Південному полюсі Місяця. Обрання цієї точки як цілі для програми Artemis Moon має велике наукове значення. Гірська місцевість з численними кратерами захищає регіон від низького сонячного освітлення, що створює зони постійної тіні, де протягом мільйонів років зберігався замерзлий водяний лід. Це відкриває вченим вікно в перші епохи Місяця, Землі та Сонячної системи. Наявність водяного льоду також надає ресурси, які астронавти NASA можуть використовувати для отримання питної води, ракетного палива та інших необхідних речей прямо місці. Це може забезпечити не тільки довготривале перебування на майбутній місячній базі або таборі, але і може бути важливим для майбутніх місій на Марс.
Проте, особливості рельєфу Південного полюса Місяця, які роблять його цікавим, одночасно ускладнюють ситуацію. Низьке сонячне світло, яке майже горизонтально падає на поверхню, створює довгі глибокі тіні, що можуть викликати нестабільність сонячних енергетичних систем. Тут на допомогу приходить ядерна енергетика. Westinghouse вже розробляє новий тип мікрореактора ядерного поділу для земного використання, який називається eVinci: це модульний підхід до ядерної енергії, що генерує обмежену кількість корисної енергії з мінімальною зовнішньою інфраструктурою. Тепер компанія співпрацюватиме з Astrobotic, щоб знайти шляхи розвитку енергетичної інфраструктури на поверхні Місяця. Хоча деталі партнерства не розголошуються, є думка, що вони планують поєднати мікрореактор eVinci з електричною мережею LunaGrid, розробленою Astrobotic.
Ці дві компанії не є новачками у розробці енергетичних систем для NASA. Westinghouse була однією з трьох компаній, з якими NASA у червні 2022 року уклала контракти на 5 мільйонів доларів США для розробки ядерних енергетичних систем у проекті NASA Fission Surface Power. Іншими двома контракторами були космічний гігант Lockheed Martin і Х'юстон Техас-IX. У той же час, Astrobotic була однією з трьох компаній, які в серпні 2022 року отримали контракти від NASA на суму від 6,2 до 7 мільйонів доларів США на розробку систем сонячних батарей для місячних місій. Другими переможцями стали Honeybee Robotics з Брукліна, Нью-Йорк, і знову Lockheed Martin.
Проектування мікрореактора для космосу
Одна з головних переваг мікрореактора eVinci полягає у його автономній роботі. Це особливо цінно для джерел енергії на Місяці або Марсі, де астронавти не можуть витрачати всі свої зусилля на управління електростанцією. Крім того, eVinci має компактний розмір, який дозволяє помістити його в стандартний транспортний контейнер. Westinghouse планує використовувати теплові трубки замість рідкого натрію під тиском для охолодження активної зони реактора. Це дозволяє пасивно передавати тепло від реактора до зовнішнього середовища без складних насосів і градирень. Така конструкція зменшує масу системи і кількість рухомих частин, що підвищує надійність реактора.
eVinci може бути комбінований у невеликі блоки реакторів ділення, що дозволяє забезпечити енергією системи потужністю від 200 кіловат до 5 мегават електроенергії. Реактори використовують уран у формі триструктурних ізотропних (TRISO) частинок, які запечатані в шарах кераміки, щоб уникнути розплавлення палива та випуску радіоактивних матеріалів.
eVinci вже був розроблений Westinghouse для Міністерства оборони США. За даними компанії, реактор може працювати протягом восьми років без заміни палива. Усі ці особливості роблять eVinci перспективним варіантом для майбутніх місячних та марсіанських місій, де надійність, компактність і автономність є критичними факторами.
Компанія Westinghouse відмовилась коментувати цю історію, але повідомила Міністерству енергетики США про плани випробувати реактор eVinci пізніше, після 2023 року. Однак, для роботи в космосі реактор потребує додаткової адаптації. Його конструкцію необхідно протестувати перед запуском, щоб переконатися, що сили, виникнені при запуску ракети, не пошкоджують жодних важливих компонентів.
Незважаючи на те, що реактор eVinci є порівняно крихітним у порівнянні з більшістю атомних електростанцій, його поточна версія все ще важить близько 100 тонн, що робить його непридатним для космічних місій. Проте ядерник та інженер Массачусетського технологічного інституту Якопо Буонгіорно зазначив, що 5 мегават, які надає eVinci, можуть бути зайвими для місячних потреб, і реактор може бути зменшений для космічних застосувань.
Тим часом компанія Astrobotic розробляє систему LunaGrid для доступу до сонячного світла на південному полюсі Місяця. Вона використовуватиме роботизовані марсоходи з сонячними панелями, щоб забезпечувати енергію NASA та іншим клієнтам через бездротову зарядку. Перші компоненти LunaGrid планується випробувати на Місяці до 2026 року.
Пересувні сонячні батареї та модульні реактори ядерного поділу можуть бути взаємодоповнюючими рішеннями для виробництва електроенергії на Місяці. Astrobotic розглядає сонячну енергію як джерело енергії для невеликих місій у найближчому майбутньому, а ядерна енергетика буде використовуватись у більш масштабних місіях NASA.
У цій співпраці Astrobotic та Westinghouse використовуватимуть обидва підходи. Ядерні реактори можуть виробляти електроенергію навіть тоді, коли на Місяці немає сонячного світла, тоді як сонячна енергія може бути використана для заощадження коштів.
Хоча точні деталі співпраці та інтеграції між Astrobotic та Westinghouse поки що невідомі, Буонгіорно вважає, що поєднання обох технологій є привабливим рішенням.
