Для космічних агентств і комерційної космічної галузі пріоритети на наступні два десятиліття зрозумілі. По-перше, астронавти будуть відправлені на Місяць вперше з часів ери Аполлона, після чого буде створена постійна інфраструктура, яка дозволить їм перебувати там протягом тривалого часу. Потім перші місії з екіпажем будуть відправлені на Марс з подальшими місіями кожні 26 місяців, кульмінацією яких стане створення поверхневих місць існування (і, можливо, постійної бази). Щоб досягти цих цілей, космічні агентства досліджують двигуни, енергетичні системи та системи життєзабезпечення нового покоління.
Це включає сонячно-електричні двигуни (SEP), де сонячна енергія використовується для живлення надзвичайно паливноефективних двигунів Холла. Подібним чином вони розглядають також і ядерні теплові двигуни (NTP) і компактні ядерні реактори, що дозволять скоротити час транзиту та забезпечать стабільне електропостачання для місячних і марсіанських місць проживання. Крім NASA, Космічне агентство Великобританії (UKSA) співпрацює з Rolls-Royce для розробки ядерних систем для дослідження космосу. У нещодавньому твіті міжнародний автомобільний та аерокосмічний гігант представив тизер того, як виглядатиме їхній «мікрореактор».
Термоелектричні генератори були невід’ємною частиною далекого дослідження космосу протягом десятиліть. Перші місії, які покладалися на них, включають орбітальні та посадкові апарати Viking 1 і 2, які першими досліджували поверхню Марса. Зонди «Вояджер-1» і «Вояджер-2», які зараз перебувають у міжзоряному просторі, також покладалися на термоелектричні реактори, що дозволило їм залишатися в роботі понад 45 років. В останні десятиліття багатофункціональні радіоізотопні термоелектричні генератори (MMRTG) уможливили такі місії, як зонд New Horizons і марсоходи Curiosity і Perseverance.
Дивлячись у майбутнє космосу та дослідницькі цілі NASA, ESA, Китаю та інших, дослідники розглядають ядерні технології, які були ретельно випробувані з ранньої космічної ери, як-от ядерний двигун для застосування ракетних транспортних засобів (NERVA). Нещодавні зусилля призвели до таких програм, як Kilopower Reactor NASA, що використовує технологію Стірлінга (KRUSTY) і спроби NASA/DARP створити космічний корабель, який би спирався на ядерно-тепловий двигун (NTP). Щоб не залишитися позаду, UKSA (невід’ємна частина ESA) співпрацює з головним британським розробником аерокосмічної галузі.
Про партнерство було оголошено в грудні 2021 року, при цьому Rolls-Royce заявив, що вони підписали контракт з UKSA на вивчення варіантів ядерної енергії для майбутніх космічних місій. Отримана технологія забезпечить силову установку та енергетичні системи для довготривалих місій далеко від Землі, де сонячна енергія не завжди є доступним варіантом живлення. Це включає в себе басейн Південного полюса - Ейткен на Місяці, де НАСА, ЄКА, Китай і Росія планують побудувати поверхневі середовища проживання в найближчі роки. У цьому регіоні одна «місячна ніч» триває чотирнадцять днів, за якою слідують ще чотирнадцять днів постійного сонячного світла.
Протягом марсіанського року (який триває приблизно 687 земних днів) відстань між Марсом і Сонцем коливається від 1,38 до 1,66 відстані між Землею і Сонцем. У результаті Марс отримує приблизно половину енергії, яку отримує Земля, а сезонні пилові бурі можуть призвести до сильного захмарного неба, яке може завдати шкоди сонячним панелям. Деякі приклади включають марсохід Opportunity, який безперервно працював на Марсі протягом 15 років, поки глобальна пилова буря в 2018 році не завершила місію. Нещодавно посадковий модуль InSight припинив роботу через накопичення пилу на його сонячних панелях.
Ще одна проблема, пов’язана з відправленням екіпажів на Марс, – це тривалість транзиту. Поточна архітектура місій для NASA та Китайського національного космічного агентства (CNSA) полягає в тому, щоб запускати місії кожні 26 місяців, щоб збігатися з Марсом і Землею, які перебувають у найближчих точках на їхній орбіті (так званий «протистояння Марса»). Використовуючи звичайні технології, цим місіям знадобиться (мінімум) шість місяців, щоб досягти Червоної планети. Протягом цього часу екіпажі будуть піддаватися впливу підвищеного рівня сонячної та космічної радіації та жити в умовах мікрогравітації.
Згідно з угодою, Rolls-Royce розробляє «мікрореактор» для забезпечення ядерної тяги та базової потужності. Концепцію оприлюднили в жовтні 2021 року на конференції Міжнародного астронавтичного конгресу (IAC) у Дубаї. Як вони описали в прес-релізі, система буде здатна забезпечувати потужність у діапазоні «ват-мегават», і технологія матиме застосування в космосі та тут, вдома. Крім того, вони заявили, що планують підготувати прототип мікрореактора до 2029 року.
Ранній макет, показаний у твіті, має таку саму конструкцію, що й міні-реактор, представлений на IAC 2021. Однак цього разу компанія надала трохи більше деталей про те, як він працюватиме, написавши: «Мікрореактор Rolls-Royce призначений для використання за своєю суттю безпечної та надзвичайно міцної форми палива. Кожна частинка урану інкапсульована в кілька захисних шарів, які діють як система утримання, що дозволяє їй витримувати екстремальні умови».
Хоча деталі мікрореактора все ще повністю не розкриті, очевидно, що UKSA та Rolls-Royce мають намір бути активною частиною майбутнього дослідження космосу та комерціалізації космосу.
