Компания Astrobotic Technology, специализирующаяся на космической робототехнике, и энергетический гигант Westinghouse объединили свои усилия по разработке источника ядерной энергии, которая будет использоваться в космосе NASA и Министерством обороны.
В меморандуме о взаимопонимании, подписанном 1 июня, две компании из Пенсильвании объявили о своем сотрудничестве, которое может помочь NASA вернуться на Луну, но в этот раз с намерением остаться там на длительное время, а также обеспечить будущие миссии на Марс.
NASA, равно как и другие космические агентства, сосредоточило свое внимание на Южном полюсе Луны. Избрание этой точки как цели для Artemis Moon имеет большое научное значение. Горная местность с многочисленными кратерами защищает регион от низкого солнечного освещения, создающего зоны постоянной тени, где в течение миллионов лет сохранялся замерзший водяной лед. Это открывает ученым окно в первые эры Луны, Земли и Солнечной системы. Наличие водяного льда также предоставляет ресурсы, которые астронавты NASA могут использовать для получения питьевой воды, ракетного топлива и других необходимых вещей прямо на месте. Это может обеспечить не только длительное пребывание на будущей лунной базе или лагере, но и может быть важно для будущих миссий на Марс.
Однако особенности рельефа Южного полюса Луны, которые делают его интересным, одновременно усложняют ситуацию. Низкий солнечный свет, почти горизонтально падающий на поверхность, создает длинные глубокие тени, которые могут вызвать нестабильность солнечных энергетических систем. Здесь на помощь приходит ядерная энергетика. Westinghouse уже разрабатывает новый тип микрореактора ядерного разделения для земного использования, который называется eVinci: модульный подход к ядерной энергии, генерирующий ограниченное количество полезной энергии с минимальной внешней инфраструктурой. Теперь компания будет сотрудничать с Astrobotic, чтобы найти пути развития энергетической инфраструктуры на Луне. Хотя подробности партнерства не разглашаются, есть мнение, что они планируют объединить микрореактор eVinci с электрической сетью LunaGrid, разработанной Astrobotic.
Две компании не являются новичками в разработке энергетических систем для NASA. Westinghouse являлась одной из трех компаний, с которыми NASA в июне 2022 года заключила контракты на 5 миллионов долларов США для разработки ядерных энергетических систем в проекте NASA Fission Surface Power. Другими двумя контракторами были космический гигант Lockheed Martin и Хьюстон Техас-IX. В то же время, Astrobotic была одной из трех компаний, получивших в августе 2022 года контракты от NASA на сумму от 6,2 до 7 миллионов долларов США на разработку систем солнечных батарей для месячных миссий. Вторыми победителями стали Honeybee Robotics из Бруклина, Нью-Йорк, и снова Lockheed Martin.
Проектирование микрореактора для космоса
Одно из главных преимуществ микрореактора eVinci состоит в его автономной работе. Это особенно ценно для источников энергии на Луне или Марсе, где астронавты не могут тратить все свои усилия на управление электростанцией. Кроме того, eVinci имеет компактный размер, позволяющий поместить его в стандартный транспортный контейнер. Westinghouse планирует использовать тепловые трубки вместо жидкого натрия под давлением для охлаждения активной зоны реактора. Это позволяет пассивно передавать тепло от реактора к внешней среде без сложных насосов и градирен. Такая конструкция уменьшает массу системы и количество движущихся частей, что повышает надежность реактора.
eVinci может быть комбинирован в небольшие блоки реакторов деления, что позволяет обеспечить энергией системы мощностью от 200 киловатт до 5 мегаватт электроэнергии. Реакторы используют уран в форме трехструктурных изотропных (TRISO) частиц, запечатанных в слоях керамики во избежание расплавления топлива и выпуска радиоактивных материалов.
eVinci уже был разработан Westinghouse для Министерства обороны США. По данным компании, реактор может работать в течение восьми лет без замены топлива. Все эти особенности делают eVinci перспективным вариантом для будущих лунных и марсианских миссий, где надежность, компактность и автономность являются критическими факторами.
Компания Westinghouse отказалась комментировать эту историю, но сообщила Министерству энергетики США о планах опробовать реактор eVinci позже, после 2023 года. Однако для работы в космосе реактор требует дополнительной адаптации. Его конструкцию необходимо протестировать перед запуском, чтобы убедиться, что силы, возникшие при запуске ракеты, не повреждают никаких важных компонентов.
Несмотря на то, что реактор eVinci сравнительно крохотный по сравнению с большинством атомных электростанций, его текущая версия все еще весит около 100 тонн, что делает его непригодным для космических миссий. Однако ядерщик и инженер Массачусетского технологического института Якопо Буонгиорно отметил, что 5 мегаватт, которые предоставляет eVinci, могут быть лишними для месячных нужд, и реактор может быть уменьшен для космических применений.
Между тем компания Astrobotic разрабатывает систему LunaGrid для доступа к солнечному свету на южном полюсе Луны. Она будет использовать роботизированные марсоходы с солнечными панелями, чтобы обеспечивать энергию NASA и другим клиентам через беспроводную зарядку. Первые компоненты LunaGrid планируется опробовать на Луне к 2026 году.
Передвижные солнечные батареи и модульные реакторы ядерного разделения могут быть взаимодополняющими решениями по производству электроэнергии на Луне. Astrobotic рассматривает солнечную энергию как источник энергии для небольших миссий в ближайшем будущем, а ядерная энергетика будет использоваться в более масштабных миссиях NASA.
В этом сотрудничестве Astrobotic и Westinghouse будут использовать оба подхода. Ядерные реакторы могут производить электроэнергию даже тогда, когда на Луне нет солнечного света, в то время как солнечная энергия может быть использована для сбережения средств.
Хотя точные детали сотрудничества и интеграции между Astrobotic и Westinghouse пока неизвестны, Буонгиорно считает, что сочетание обеих технологий является привлекательным решением.
