Улететь на Луну и остаться
В МИРЕ / #7_2020
Текст: Екатерина МЭЙНОР / Фото: Flickr.com/ NASA Kennedy, Nasa.gov
Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства (NASA) и министерство энергетики США расширяют сотрудничество в рамках масштабной инициативы Белого дома по разработке ядерных энергосистем для космической отрасли. NASA предстоит выбрать пути развития технологий для будущих миссий.
30 июля 2020 года с мыса Канаверал стартовала ракета-носитель «Атлас‑5», которая отправила марсоход Perseverance («Настойчивость») покорять просторы Красной планеты. Системы и оборудование Perseverance, как и его предшественника, марсохода Curiosity, работают на энергии распада радиоактивного изотопа урана. Радиоизотопные термоэлектрические генераторы (РИТЭГи), произведенные на предприятиях министерства энергетики США, используют тепловую энергию естественного распада 238Pu и преобразуют ее в электроэнергию с помощью термоэлектрогенератора.
РИТЭГи — основные источники энергии для космических аппаратов при продолжительных полетах. Теперь же министерство энергетики, Белый дом и NASA решили, что атомная энергия должна играть куда более значимую роль в дальнейших шагах освоения космоса — таких, как организация постоянного присутствия человека на Луне и отправка пилотируемых летательных аппаратов на Марс.
РИТЭГи — основные источники энергии для космических аппаратов при продолжительных полетах. Теперь же министерство энергетики, Белый дом и NASA решили, что атомная энергия должна играть куда более значимую роль в дальнейших шагах освоения космоса — таких, как организация постоянного присутствия человека на Луне и отправка пилотируемых летательных аппаратов на Марс.
Сквозь тернии и коронавирус
Концептуальные исследования и ранние технологические разработки начались за много лет до того, как о проекте «Марс‑2020», включающем запуск Perseverance, было официально объявлено. Этим летом, в разгар пандемии, доставка космического корабля на стартовую площадку потребовала немалых усилий. Высадка марсохода на другую планету, исследование ее поверхности для выявления возможных следов жизни, сбор образцов, изучение климата Марса, запуск первого в своем роде летательного аппарата с его поверхности — вертолета Ingenuity («Изобретательность») — также непростые задачи.
Все эти вызовы, стоящие перед миссией, как нельзя лучше отражает название «Настойчивость», выбранное NASA из 28 тыс. эссе, присланных американскими школьниками на конкурс «Назови вездеход». Месяцы, предшествовавшие запуску аппарата, потребовали от команды творческого решения проблем и слаженной работы во время пандемии коронавируса. Как написал в своем эссе Алекс Мазер, старшеклассник из штата Вирджиния, победитель конкурса: «Мы — исследователи, и на пути к Марсу мы встретим много неудач. Однако мы должны упорно продолжать делать свое дело. Мы — не только нация, но и всё человечество — не сдадимся».
В рамках мероприятий по запуску марсохода Perseverance чиновники из министерства энергетики встретились с представителями NASA, для того чтобы создать новую рабочую группу, цель которой — содействие исследованиям и разработкам в области новых космических технологий, в том числе на основе ядерного деления, а не только радиоактивного распада.
Концептуальные исследования и ранние технологические разработки начались за много лет до того, как о проекте «Марс‑2020», включающем запуск Perseverance, было официально объявлено. Этим летом, в разгар пандемии, доставка космического корабля на стартовую площадку потребовала немалых усилий. Высадка марсохода на другую планету, исследование ее поверхности для выявления возможных следов жизни, сбор образцов, изучение климата Марса, запуск первого в своем роде летательного аппарата с его поверхности — вертолета Ingenuity («Изобретательность») — также непростые задачи.
Все эти вызовы, стоящие перед миссией, как нельзя лучше отражает название «Настойчивость», выбранное NASA из 28 тыс. эссе, присланных американскими школьниками на конкурс «Назови вездеход». Месяцы, предшествовавшие запуску аппарата, потребовали от команды творческого решения проблем и слаженной работы во время пандемии коронавируса. Как написал в своем эссе Алекс Мазер, старшеклассник из штата Вирджиния, победитель конкурса: «Мы — исследователи, и на пути к Марсу мы встретим много неудач. Однако мы должны упорно продолжать делать свое дело. Мы — не только нация, но и всё человечество — не сдадимся».
В рамках мероприятий по запуску марсохода Perseverance чиновники из министерства энергетики встретились с представителями NASA, для того чтобы создать новую рабочую группу, цель которой — содействие исследованиям и разработкам в области новых космических технологий, в том числе на основе ядерного деления, а не только радиоактивного распада.
Национальный космический совет Белого дома США
Деятельность Национального космического совета направлена на координацию, сотрудничество, обмен технологиями и информацией между тремя секторами: гражданским, национальной безопасности и коммерческим космическим. Совету поручено пересмотреть космическую политику правительства Соединенных Штатов, включая долгосрочные цели, и разработать стратегию национальной космической деятельности. Кроме того, Совет работает над рекомендациями по космической политике и вопросам, связанным с космосом, для президента США.
Космический совет
За неделю до запуска Perseverance, 23 июля, Национальный космический совет США опубликовал стратегию исследования дальнего космоса, в которой министерство энергетики названо «критически важным» для развития ядерной энергетики и двигательных технологий. В документе отмечается, что NASA планирует разработать энергетический реактор, который мог бы обеспечивать электричеством базу Луны, и изучает методы ядерной тяги, которые значительно сократят время в пути аппаратов, отправляющихся в дальний космос.
На симпозиуме, созванном в том же месяце Американским обществом астронавтики (American Astronautical Society), директор по гражданской космической политике Национального космического совета (The White House National Space Council) Райан Уитли подробно рассказал о работе администрации в рамках содействия развитию ядерных технологий. Р. Уитли сказал, в числе прочего, что NASA «срочно нуждается» в ядерном реакторе, который позволит проводить длительные исследования Луны. По его словам, современные системы, основанные на распаде радиоизотопа, не смогут обеспечить достаточной энергии для более крупных миссий, когда работы будут вестись ночью или в затененных кратерах. Он добавил, что создание ядерной силовой установки — долгосрочный приоритет для ведомства.
В октябре NASA инициировало исследование по оценке эффективности технологий для транспортировки на Марс, которое должно изучить преимущества ядерной тепловой двигательной установки (ЯТДУ) по сравнению с ядерной электрической двигательной установкой (ЯЭДУ).
За неделю до запуска Perseverance, 23 июля, Национальный космический совет США опубликовал стратегию исследования дальнего космоса, в которой министерство энергетики названо «критически важным» для развития ядерной энергетики и двигательных технологий. В документе отмечается, что NASA планирует разработать энергетический реактор, который мог бы обеспечивать электричеством базу Луны, и изучает методы ядерной тяги, которые значительно сократят время в пути аппаратов, отправляющихся в дальний космос.
На симпозиуме, созванном в том же месяце Американским обществом астронавтики (American Astronautical Society), директор по гражданской космической политике Национального космического совета (The White House National Space Council) Райан Уитли подробно рассказал о работе администрации в рамках содействия развитию ядерных технологий. Р. Уитли сказал, в числе прочего, что NASA «срочно нуждается» в ядерном реакторе, который позволит проводить длительные исследования Луны. По его словам, современные системы, основанные на распаде радиоизотопа, не смогут обеспечить достаточной энергии для более крупных миссий, когда работы будут вестись ночью или в затененных кратерах. Он добавил, что создание ядерной силовой установки — долгосрочный приоритет для ведомства.
В октябре NASA инициировало исследование по оценке эффективности технологий для транспортировки на Марс, которое должно изучить преимущества ядерной тепловой двигательной установки (ЯТДУ) по сравнению с ядерной электрической двигательной установкой (ЯЭДУ).
Американский марсоход Perseverance во время предполетных тестов в Космическом центре им. Д. Кеннеди. Штат Флорида, 23 апреля 2020 года
Р. Уитли отметил, что одна из ближайших целей администрации — создание мощностей по производству урана повышенного обогащения (HALEU), который можно было бы использовать в качестве топлива для ряда миссий агентства. HALEU содержит от 5% до 20% изотопа 235U по весу. В прошлом году министерство энергетики объявило о планах создания внутренней линии поставок топлива, сославшись на спрос со стороны разработчиков коммерческих энергетических реакторов нового поколения. NASA в настоящее время изучает HALEU в качестве альтернативы высокообогащенному урану (ВОУ), который использовался в экспериментальном проекте реактора малой мощности Kilopower.
По словам Р. Уитли, администрация Белого дома также стремится оптимизировать усилия по разработке технически схожих проектов реакторов, которые сейчас рассматриваются NASA и министерством обороны. В отчете Космического совета упоминаются проект Пентагона Pele, в рамках которого разрабатываются мобильные реакторы для военных баз, и программа Агентства перспективных исследовательских проектов министерства обороны США DRACO, направленная на создание космических кораблей, способных быстро маневрировать между Землей и Луной.
В рамках программы DRACO реализуется использование двигательной установки ЯТДУ, NASA же еще не остановилось на конкретной двигательной технологии для своих миссий. Когда на симпозиуме Р. Уитли задали вопрос о выборе между ЯТДУ и ЯЭДУ, он ответил уклончиво, упомянув о продолжающихся обсуждениях этого вопроса в NASA. «У обеих технологий есть свои плюсы и минусы, поэтому нам нелегко принять решение», — сказал он.
По словам Р. Уитли, администрация Белого дома также стремится оптимизировать усилия по разработке технически схожих проектов реакторов, которые сейчас рассматриваются NASA и министерством обороны. В отчете Космического совета упоминаются проект Пентагона Pele, в рамках которого разрабатываются мобильные реакторы для военных баз, и программа Агентства перспективных исследовательских проектов министерства обороны США DRACO, направленная на создание космических кораблей, способных быстро маневрировать между Землей и Луной.
В рамках программы DRACO реализуется использование двигательной установки ЯТДУ, NASA же еще не остановилось на конкретной двигательной технологии для своих миссий. Когда на симпозиуме Р. Уитли задали вопрос о выборе между ЯТДУ и ЯЭДУ, он ответил уклончиво, упомянув о продолжающихся обсуждениях этого вопроса в NASA. «У обеих технологий есть свои плюсы и минусы, поэтому нам нелегко принять решение», — сказал он.
ЯТДУ vs ЯЭДУ
Показатель эффективности космического двигателя называется удельным импульсом; это отношение тяги двигателя к расходу топлива, или импульс на единицу топлива, сжигаемого для достижения необходимого изменения скорости транспортного средства. В тепловом ракетном двигателе топливо выбрасывается через сверхзвуковое сопло, разгоняясь до высокой скорости, и таким образом осуществляется обмен импульсами между небольшой массой ракетного топлива с высокой скоростью и большей массой транспортного средства при его относительно более низкой скорости.
Максимальное, или предельное, изменение скорости газа (пропеллента) в сопле пропорционально квадратному корню из отношения его абсолютной температуры к его молекулярной массе. Таким образом, высокий удельный импульс теплового двигателя достигается за счет нагрева выхлопных газов с низким молекулярным весом до высокой абсолютной температуры. Скорость пропеллента может быть увеличена до высокой также за счет его ионизации и использования потенциала электрического или магнитного поля. В обоих случаях, тепловом и электрическом, удельный импульс представляет собой отношение тяги к скорости потока топлива. Если источником энергии является ядерный реактор, то два устройства, использующих различные средства ускорения газа, называются ядерной тепловой двигательной установкой (ЯТДУ) и ядерной электрической двигательной установкой (ЯЭДУ).
Системы ЯТДУ работают за счет перекачки жидкого топлива, преимущественно водорода, через активную зону реактора. Тепло, выделяющееся в результате деления атомов урана, нагревает топливо и преобразует его в газ, который расширяется и выбрасывается через сопло для создания тяги.
В системах ЯЭДУ используется обычная электрическая тяга, а необходимое электричество вырабатывается с помощью ядерного реактора. В современных технологиях ядерная электрическая тяга обычно на порядки меньше, чем тепловая. Таким образом, чтобы удовлетворить тем же требованиям к полному импульсу, требуется гораздо большее время работы двигателя, что приводит к значительному увеличению времени перехода на орбиту.
Максимальное, или предельное, изменение скорости газа (пропеллента) в сопле пропорционально квадратному корню из отношения его абсолютной температуры к его молекулярной массе. Таким образом, высокий удельный импульс теплового двигателя достигается за счет нагрева выхлопных газов с низким молекулярным весом до высокой абсолютной температуры. Скорость пропеллента может быть увеличена до высокой также за счет его ионизации и использования потенциала электрического или магнитного поля. В обоих случаях, тепловом и электрическом, удельный импульс представляет собой отношение тяги к скорости потока топлива. Если источником энергии является ядерный реактор, то два устройства, использующих различные средства ускорения газа, называются ядерной тепловой двигательной установкой (ЯТДУ) и ядерной электрической двигательной установкой (ЯЭДУ).
Системы ЯТДУ работают за счет перекачки жидкого топлива, преимущественно водорода, через активную зону реактора. Тепло, выделяющееся в результате деления атомов урана, нагревает топливо и преобразует его в газ, который расширяется и выбрасывается через сопло для создания тяги.
В системах ЯЭДУ используется обычная электрическая тяга, а необходимое электричество вырабатывается с помощью ядерного реактора. В современных технологиях ядерная электрическая тяга обычно на порядки меньше, чем тепловая. Таким образом, чтобы удовлетворить тем же требованиям к полному импульсу, требуется гораздо большее время работы двигателя, что приводит к значительному увеличению времени перехода на орбиту.
Для помощи в принятии такого решения NASA поручило Исследовательскому комитету Национальных академий (National Academies Study Committee) оценить достоинства и недостатки обеих технологий, а также представить соображения насчет преимуществ использования ВОУ по сравнению с HALEU. Джим Рейтер, глава Управления космических технологий NASA, заявил комитету на стартовом заседании в июне 2020 года, что исследование не будет сосредоточено на вопросах регулирования, однако это может измениться, когда придет время выбирать конкретное топливо.
В последние годы Конгресс США уделял приоритетное внимание разработке ядерной тепловой двигательной установки, возглавляемой Центром космических полетов им. Д. Маршалла в Алабаме. В 2020 финансовом году Конгресс выделил $ 110 млн специально для проекта ЯТДУ, из которых не менее $ 80 млн предназначались для выполнения лётной демонстрации в 2024 году.
По словам Д. Рейтера, NASA потребовало, чтобы все средства, которые Конгресс выделит на космические исследования в будущем, пошли исключительно на организацию лётной демонстрации в конце 2020-х годов — без упоминания того, что финансирование предназначено для проекта ЯТДУ. Он объяснил, что недавние исследования побуждают агентство обратить более пристальное внимание на преимущества ЯЭДУ. Также в ближайшем будущем NASA желает сосредоточиться в первую очередь на разработке наземных ядерных энергоустановок, а двигательные установки переместить на второй план. Д. Рейтер отметил, что в 2021 году NASA просит выделить $ 100 млн на портфель космических ядерных технологий, из них $ 62 млн — для наземной энергетики, а оставшуюся часть — на двигательные установки, и не только ЯТДУ. Агентство прогнозирует, что его запрос в 2025 году вырастет до $ 250 млн.
Однако Палата представителей США предложила NASA продолжить работу над технологией ЯТДУ и снова включила в закон о распределении бюджетных средств на 2021 финансовый год $ 110 млн на ее дальнейшее развитие.
В последние годы Конгресс США уделял приоритетное внимание разработке ядерной тепловой двигательной установки, возглавляемой Центром космических полетов им. Д. Маршалла в Алабаме. В 2020 финансовом году Конгресс выделил $ 110 млн специально для проекта ЯТДУ, из которых не менее $ 80 млн предназначались для выполнения лётной демонстрации в 2024 году.
По словам Д. Рейтера, NASA потребовало, чтобы все средства, которые Конгресс выделит на космические исследования в будущем, пошли исключительно на организацию лётной демонстрации в конце 2020-х годов — без упоминания того, что финансирование предназначено для проекта ЯТДУ. Он объяснил, что недавние исследования побуждают агентство обратить более пристальное внимание на преимущества ЯЭДУ. Также в ближайшем будущем NASA желает сосредоточиться в первую очередь на разработке наземных ядерных энергоустановок, а двигательные установки переместить на второй план. Д. Рейтер отметил, что в 2021 году NASA просит выделить $ 100 млн на портфель космических ядерных технологий, из них $ 62 млн — для наземной энергетики, а оставшуюся часть — на двигательные установки, и не только ЯТДУ. Агентство прогнозирует, что его запрос в 2025 году вырастет до $ 250 млн.
Однако Палата представителей США предложила NASA продолжить работу над технологией ЯТДУ и снова включила в закон о распределении бюджетных средств на 2021 финансовый год $ 110 млн на ее дальнейшее развитие.
Система из четырех компактных реакторов Kilopower для энергоснабжения лунных или марсианских баз. Высота одной установки цилиндрической формы — 4 м. Рассматриваются возможности производства и других модификаций
Киловатт для Марса
Почему же именно энергия ядерного деления так необходима NASA? Сейчас практически вся электроэнергия в космосе вырабатывается либо с помощью батарей, преобразующих энергию Солнца в электричество, либо с помощью РИТЭГов. Оба способа непрактичны для будущих миссий, так что, по мнению экспертов NASA, им понадобится именно энергия деления.
Один из совместных ядерных энергетических проектов NASA и министерства энергетики, о котором упоминалось выше — Kilopower, главные цели которого — сборка и испытание экспериментального образца ядерной установки.
Еще в 2012 году Лос-Аламосская национальная лаборатория и Исследовательский центр NASA им. Д. Гленна разработали дизайн инновационного компактного ядерного реактора, способного преобразовывать тепловую энергию деления в электричество с помощью двигателей Стирлинга — разновидности двигателя внешнего сгорания. Эта концепция и легла в основу проекта Kilopower, в рамках которого ученые NASA совместно с коллегами из Администрации по национальной ядерной безопасности США (NNSA) сконструировали и построили прототип ядерного реактора, мощность которого может варьироваться от 1 до 10 кВт (э). В качестве топливного блока этого компактного реактора выступает монолитный цилиндр из сплава высокообогащенного урана. Производимое реактором тепло передается по трубкам с жидким натрием непосредственно в систему преобразования энергии Стирлинга для генерации электроэнергии.
По предварительным оценкам агентства, для исследовательских миссий с участием человека несколько реакторов Kilopower, объединенных в систему, смогут вырабатывать до 40 кВт (э), достаточных для обеспечения поселения электроэнергией, с возможностью добавления дополнительных блоков по мере необходимости. В случае роботизированных миссий одна установка Kilopower мощностью 1 кВт (э) сможет вырабатывать электроэнергию как для исследовательских работ и коммуникации, так и для миссий в дальний космос, экономя ограниченные запасы радиоизотопного топлива на борту для самых важных работ.
Преимущества энергии деления, делающие ее такой выгодной для марсианских форпостов и робототехники, исследующей дальний космос, могут быть полезны и для иных космических миссий агентства. Такие ядерные энергоустановки могут использоваться, например, для транспортировки тяжелых грузов за пределы Марса, они могут сократить время полета экипажа на Марс и другие отдаленные планеты.
Почему же именно энергия ядерного деления так необходима NASA? Сейчас практически вся электроэнергия в космосе вырабатывается либо с помощью батарей, преобразующих энергию Солнца в электричество, либо с помощью РИТЭГов. Оба способа непрактичны для будущих миссий, так что, по мнению экспертов NASA, им понадобится именно энергия деления.
Один из совместных ядерных энергетических проектов NASA и министерства энергетики, о котором упоминалось выше — Kilopower, главные цели которого — сборка и испытание экспериментального образца ядерной установки.
Еще в 2012 году Лос-Аламосская национальная лаборатория и Исследовательский центр NASA им. Д. Гленна разработали дизайн инновационного компактного ядерного реактора, способного преобразовывать тепловую энергию деления в электричество с помощью двигателей Стирлинга — разновидности двигателя внешнего сгорания. Эта концепция и легла в основу проекта Kilopower, в рамках которого ученые NASA совместно с коллегами из Администрации по национальной ядерной безопасности США (NNSA) сконструировали и построили прототип ядерного реактора, мощность которого может варьироваться от 1 до 10 кВт (э). В качестве топливного блока этого компактного реактора выступает монолитный цилиндр из сплава высокообогащенного урана. Производимое реактором тепло передается по трубкам с жидким натрием непосредственно в систему преобразования энергии Стирлинга для генерации электроэнергии.
По предварительным оценкам агентства, для исследовательских миссий с участием человека несколько реакторов Kilopower, объединенных в систему, смогут вырабатывать до 40 кВт (э), достаточных для обеспечения поселения электроэнергией, с возможностью добавления дополнительных блоков по мере необходимости. В случае роботизированных миссий одна установка Kilopower мощностью 1 кВт (э) сможет вырабатывать электроэнергию как для исследовательских работ и коммуникации, так и для миссий в дальний космос, экономя ограниченные запасы радиоизотопного топлива на борту для самых важных работ.
Преимущества энергии деления, делающие ее такой выгодной для марсианских форпостов и робототехники, исследующей дальний космос, могут быть полезны и для иных космических миссий агентства. Такие ядерные энергоустановки могут использоваться, например, для транспортировки тяжелых грузов за пределы Марса, они могут сократить время полета экипажа на Марс и другие отдаленные планеты.
ВОУ — no?
В проекте Kilopower использовался высокообогащенный уран (ВОУ), что позволило создать энергоэффективный реактор с малым весом активной зоны — всего 28 кг. Но по мере того как NASA развивало проекты двигательных установок и компактных реакторов, активисты озадачились вопросами ядерного нераспространения и безопасности таких установок. В июне Американское ядерное общество провело дебаты на эту тему. Хотя эта организация всегда высказывалась в поддержку использования ядерной энергии в космических технологиях, было решено к весне 2021 года разработать и выпустить заявление, которое определит официальную позицию Общества: рекомендует ли оно сменить курс в сторону применения альтернативного низкообогащенного топлива.
Среди участников мероприятия был Билл Фостер, бывший физик Национальной ускорительной лаборатории им. Э. Ферми, член Палаты представителей от штата Иллинойс. По его мнению, продолжение развития космических технологий на базе ВОУ создаст опасный прецедент. «Если все космические державы начнут применять в космосе реакторы с ВОУ, это потребует использования значительного количества оружейного материала», — отметил он. И наоборот, продолжил Б. Фостер, если США разработают конструкцию на основе НОУ, она может стать «стандартом де-факто» для космического реактора. Б. Фостер также предположил, что высокая стоимость мер безопасности, связанных с обращением с ВОУ, может перевесить преимущества использования этого материала.
Алан Куперман, политолог, связанный с Проектом предотвращения ядерного распространения, указал на усилия США, прилагаемые с 1970-х годов, по минимизации использования ВОУ в гражданских приложениях, и подчеркнул, что исключения из правил по нераспространению до сих пор отсутствовали. «Если же мы решим, что у нас будут исключения, то и другие страны скажут, что хотят исключений, и тогда все приложенные нами усилия пойдут прахом», — заметил он.
На стороне защитников применения урана высокого обогащения выступил главный конструктор реактора Kilopower Дэвид Постон. Он сказал, что, по его опыту, наибольшую озабоченность регулирующих органов вызывает вероятность аварий с возникновением неконтролируемой самоподдерживающейся цепной реакции. По его словам, вероятность аварий такого типа в системах с ВОУ сведена к минимуму.
Лен Дудзински, руководитель программы NASA по радиоизотопным энергетическим системам, также заметил, что реакторы с НОУ недостаточно мощны для потенциальных специфических миссий агентства, таких как бурение толстых ледяных покровов на спутнике Юпитера Европе или на спутнике Сатурна Энцеладе.
Бхавья Лал, еще одна участница дискуссии и член исследовательского комитета Объединенных национальных академий науки, инжиниринга и медицины, высказала мнение, что выбор между ВОУ и НОУ в конечном итоге является политическим решением, а не техническим, и отметила, что другие страны могут использовать системы ВОУ независимо от того, как поступают в США. Она выступила за то, чтобы не вводить общий запрет на использование этого материала. «На мой взгляд, было бы разумно сохранить гибкость и разрешить использование ВОУ в космических системах, но только в тех случаях, когда миссия невозможна без ВОУ или когда ВОУ является важным фактором, способствующим достижению целей миссии», — сказала она.
В проекте Kilopower использовался высокообогащенный уран (ВОУ), что позволило создать энергоэффективный реактор с малым весом активной зоны — всего 28 кг. Но по мере того как NASA развивало проекты двигательных установок и компактных реакторов, активисты озадачились вопросами ядерного нераспространения и безопасности таких установок. В июне Американское ядерное общество провело дебаты на эту тему. Хотя эта организация всегда высказывалась в поддержку использования ядерной энергии в космических технологиях, было решено к весне 2021 года разработать и выпустить заявление, которое определит официальную позицию Общества: рекомендует ли оно сменить курс в сторону применения альтернативного низкообогащенного топлива.
Среди участников мероприятия был Билл Фостер, бывший физик Национальной ускорительной лаборатории им. Э. Ферми, член Палаты представителей от штата Иллинойс. По его мнению, продолжение развития космических технологий на базе ВОУ создаст опасный прецедент. «Если все космические державы начнут применять в космосе реакторы с ВОУ, это потребует использования значительного количества оружейного материала», — отметил он. И наоборот, продолжил Б. Фостер, если США разработают конструкцию на основе НОУ, она может стать «стандартом де-факто» для космического реактора. Б. Фостер также предположил, что высокая стоимость мер безопасности, связанных с обращением с ВОУ, может перевесить преимущества использования этого материала.
Алан Куперман, политолог, связанный с Проектом предотвращения ядерного распространения, указал на усилия США, прилагаемые с 1970-х годов, по минимизации использования ВОУ в гражданских приложениях, и подчеркнул, что исключения из правил по нераспространению до сих пор отсутствовали. «Если же мы решим, что у нас будут исключения, то и другие страны скажут, что хотят исключений, и тогда все приложенные нами усилия пойдут прахом», — заметил он.
На стороне защитников применения урана высокого обогащения выступил главный конструктор реактора Kilopower Дэвид Постон. Он сказал, что, по его опыту, наибольшую озабоченность регулирующих органов вызывает вероятность аварий с возникновением неконтролируемой самоподдерживающейся цепной реакции. По его словам, вероятность аварий такого типа в системах с ВОУ сведена к минимуму.
Лен Дудзински, руководитель программы NASA по радиоизотопным энергетическим системам, также заметил, что реакторы с НОУ недостаточно мощны для потенциальных специфических миссий агентства, таких как бурение толстых ледяных покровов на спутнике Юпитера Европе или на спутнике Сатурна Энцеладе.
Бхавья Лал, еще одна участница дискуссии и член исследовательского комитета Объединенных национальных академий науки, инжиниринга и медицины, высказала мнение, что выбор между ВОУ и НОУ в конечном итоге является политическим решением, а не техническим, и отметила, что другие страны могут использовать системы ВОУ независимо от того, как поступают в США. Она выступила за то, чтобы не вводить общий запрет на использование этого материала. «На мой взгляд, было бы разумно сохранить гибкость и разрешить использование ВОУ в космических системах, но только в тех случаях, когда миссия невозможна без ВОУ или когда ВОУ является важным фактором, способствующим достижению целей миссии», — сказала она.
Реактор в частные руки
Согласно новостному порталу spacenews.com, 1 сентября 2020 года официальные представители NASA на заседании Комитета по технологиям, инновациям и инженерным решениям Консультационного совета агентства сообщили о намерении в середине осени этого года публично объявить о сборе предложений с целью реализации первого этапа проекта по созданию наземной ядерной энергетической установки (НЯЭУ).
Проект представляет собой разработку установки мощностью 10 кВт, которую планируется разместить на Луне уже к 2027 году. Она будет использоваться для обеспечения энергией длительных миссий на поверхности спутника Земли, особенно в период двухнедельной лунной ночи, когда солнечная энергия недоступна.
По словам Энтони Каломино, менеджера направления ядерных систем в Управлении космических технологий NASA, выступившего на заседании комиссии, разработка такой системы позволит обеспечить постоянное присутствие человека на Луне. Кроме того, поверхность спутника, по его мнению, представляет собой уникальную среду для отработки отправки, сборки и испытания энергетической установки с целью ее дальнейшего использования в иных, дальних миссиях агентства.
Обеспокоенность сообщества экспертов по ядерному нераспространению побудила министерство энергетики обратиться к альтернативным вариантам. Э. Каломино добавил, что технические решения на основе НОУ, включая HALEU, теперь включены в список претендентов для лунной реакторной системы. Исследования министерства энергетики показали, что реактор, работающий на уране класса HALEU, может обеспечить точно такое же количество энергии, как и реактор на ВОУ. Из недостатков — масса установки увеличится на пару сотен килограмм.
В июле 2020 года министерство энергетики заявило, что ждет предложений от частных компаний с идеями технической реализации подобной энергетической установки. Уже 20 августа в отраслевом мероприятии приняли участие более 180 компаний, в том числе ядерные BWXT и General Atomics, а также аэрокосмические: Blue Origin и Lockheed Martin. По мнению Э. Каломино, такие мероприятия помогут сформировать команды, способные сообща решить поставленную перед ними сложную задачу. Он считает, что ни одному поставщику технологий не под силу универсальность, поэтому важность партнерства нельзя недооценивать.
Министерство совместно с NASA будут отвечать за закупки. Оба организатора собираются присудить несколько наград за первый этап проекта, включающий работу над предварительным дизайном реактора, который должен быть готов к концу 2021 года. Во время второго этапа, который стартует в 2022 году, будет отобрана компания-разработчик летательного модуля — он должен быть готов к запуску в 2027 году.
Согласно новостному порталу spacenews.com, 1 сентября 2020 года официальные представители NASA на заседании Комитета по технологиям, инновациям и инженерным решениям Консультационного совета агентства сообщили о намерении в середине осени этого года публично объявить о сборе предложений с целью реализации первого этапа проекта по созданию наземной ядерной энергетической установки (НЯЭУ).
Проект представляет собой разработку установки мощностью 10 кВт, которую планируется разместить на Луне уже к 2027 году. Она будет использоваться для обеспечения энергией длительных миссий на поверхности спутника Земли, особенно в период двухнедельной лунной ночи, когда солнечная энергия недоступна.
По словам Энтони Каломино, менеджера направления ядерных систем в Управлении космических технологий NASA, выступившего на заседании комиссии, разработка такой системы позволит обеспечить постоянное присутствие человека на Луне. Кроме того, поверхность спутника, по его мнению, представляет собой уникальную среду для отработки отправки, сборки и испытания энергетической установки с целью ее дальнейшего использования в иных, дальних миссиях агентства.
Обеспокоенность сообщества экспертов по ядерному нераспространению побудила министерство энергетики обратиться к альтернативным вариантам. Э. Каломино добавил, что технические решения на основе НОУ, включая HALEU, теперь включены в список претендентов для лунной реакторной системы. Исследования министерства энергетики показали, что реактор, работающий на уране класса HALEU, может обеспечить точно такое же количество энергии, как и реактор на ВОУ. Из недостатков — масса установки увеличится на пару сотен килограмм.
В июле 2020 года министерство энергетики заявило, что ждет предложений от частных компаний с идеями технической реализации подобной энергетической установки. Уже 20 августа в отраслевом мероприятии приняли участие более 180 компаний, в том числе ядерные BWXT и General Atomics, а также аэрокосмические: Blue Origin и Lockheed Martin. По мнению Э. Каломино, такие мероприятия помогут сформировать команды, способные сообща решить поставленную перед ними сложную задачу. Он считает, что ни одному поставщику технологий не под силу универсальность, поэтому важность партнерства нельзя недооценивать.
Министерство совместно с NASA будут отвечать за закупки. Оба организатора собираются присудить несколько наград за первый этап проекта, включающий работу над предварительным дизайном реактора, который должен быть готов к концу 2021 года. Во время второго этапа, который стартует в 2022 году, будет отобрана компания-разработчик летательного модуля — он должен быть готов к запуску в 2027 году.
ДРУГИЕ МАТЕРИАЛЫ #7_2020