Ученые ведут разработку компактного ядерного реактора для космических колоний

19 Января 2018, Николай Хижняк 27

Современная наука грезит космическими колониями. Рано или поздно Марс, Луна и другие планетарные объекты нашей Солнечной системы будут заселены человеком. Можете в этом не сомневаться. Конечно же, на пути реализации этих планов стоят множество препятствий и проблем: космическая радиация, вероятность проблем со здоровьем при долгих космических полетах, суровая среда, дефицит воды и кислорода. Как бы там ни было, ученые уверены, что со всеми этими трудностями они смогут разобраться. Наиболее же актуальным сейчас является вопрос о том, где брать энергию для питания колонии?

Энергия ведь потребуется не только для того, чтобы создать подходящие для обитания колонистов условия, но еще и для того, чтобы люди по возможности могли вернуться обратно на Землю. Взять, к примеру, Марс. Мы не можем просто отправить туда людей для заселения, а следом за ними направить космический корабль, заполненный исключительно топливом для обратного полета домой. Это рассматривается крайне глупой идеей и нерациональной тратой ресурсов. Мало того, что потребуется построить специальный космический «танкер», заполненный топливом, так еще и придется искать возможность, как все это дело безопасно запустить в космос. То есть получается, что колонистам потребуется источник энергии, с помощью которой они смогут производить и кислород, и топливо для своих космических аппаратов.

Где же взять эффективный и по возможности компактный источник энергии для внеземной колонии? Такой есть у Лос-Аламосской национальной лаборатории. Точнее, Лос-Аламосская национальная лаборатория в сотрудничестве с аэрокосмическим агентством NASA в настоящий момент его разрабатывает и очень надеется, что однажды подобные установки будут использоваться для питания марсианской, лунной и других космических колоний.


Прелесть небольшого ядерного реактора с названием Kilopower заключается в его простоте. Он имеет всего несколько двигающихся частей и в своей основе использует технологию теплопровода, которая была придумана в Лос-Аламосе еще 1963 году и использовалась в одной из разновидностей двигателя Стирлинга.

Работает он следующим образом. Внутри замкнутого теплопровода вокруг реактора двигается жидкость. Под действием тепла реактора жидкость превращается в пар, на основе которого и работает двигатель Стирлинга. Внутри двигателя имеется поршень, который начинает двигаться от создающегося внутри него давления газа. Поршень подсоединен к генератору, который производит электричество. Несколько подобных устройств, работающих в тандеме, могут представлять собой весьма надежный источник электричества, которое можно использовать для самых различных целей в рамках различных космических миссий и задач, включая покорение планетарных тел вроде спутников Юпитера и Сатурна.

В настоящий момент прототип компактного реактора способен производить от 1 кВт⋅ч – хватит разве что для питания какого-нибудь тостера – до 10 кВт⋅ч. Для эффективной работы жилища на Марсе и создания топлива потребуется примерно 40 кВт⋅ч. Вполне вероятно, что NASA отправит на планету сразу несколько (4-5) подобных реакторов. Благо они компактные.

Преимущество ядерной энергии над другими источниками неоспоримо. Во-первых, она позволяет решить проблему веса и надежности. Другие источники энергии требуют наличия большого объема топлива (что делает их тяжелыми) или же зависимы от климатических и сезонных условий. Например, солнечная энергия требует, что разумно, постоянного доступа к солнечному свету. В условиях Марса такая роскошь может быть непозволительной, так как там тоже день сменяется ночью, порой на несколько месяцев. Кроме того, важную роль в этом играет более тщательный подбор места основания колонии, так как в некоторых регионах Красной планеты бывают сильные пылевые бури, опять же, иногда длящиеся несколько месяцев. В конце концов, солнечные панели и батареи много весят, следовательно, потребуют запуска слишком тяжелой ракеты, которая, в свою очередь, потребует использования очень большого объема топлива. Дорого. Очень дорого. Ядерному реактору же без разницы, в какое время суток, а также при каких погодных условиях работать.

Эксперименты и тестирование реактора Kilopower начались в конце прошлого года и проходят на ядерном полигоне в Неваде (США). Завершатся они испытаниями при полной температурной нагрузке весной этого года. Это, конечно же, не означает, что после мы сможем сразу же отправляться покорять другие миры, однако финальные испытания покажут, какой следующий вектор развития следует выбрать для приближения к этому дню.

Помимо NASA в проекте разработки реактора принимают участие Исследовательский центра Гленна, Космический центр Маршалла, Центр национальной безопасности Y-12, а также подрядчики NASA, компании SunPower и Advanced Cooling Technologies.

Ученые ведут разработку компактного ядерного реактора для космических колоний

27 комментариев Оставить свой

  1. Kajus Bonus

    На дачу бы этот реактор)

    • Wfladimir

      Kajus, Сети нет? Тогда ветер или вода пусть генератор крутят.

  2. milkiden

    А реакторы в подводных лодках разве не 'маленькие' ?

    • nubulla

      milkiden, Здесь фишка в том что движитель не турбина а стирлинг интегрированный в конструкцию реактора. Система полностью закрытая. Зонтик сверху это радиатор. Через него охлаждается рабочее тело. Благодаря такому решению генератор может работать и на луне и в космосе, где нет атмосферы. На подлодке же в качестве охладителя используется забортная вода.

    • WEST117

      milkiden, Маленькие, но их всегда можно охладить забортной водой!

  3. Kvazar666

    Эти реакторы нужно использовать прежде всего для самих полетов, как источники энергии для ионныз двигателе, а то лететь туда полтора года на тяге химических свистоперделках это безумие.

    • dtraider

      Kvazar666, Вы не шарите..

      • Kvazar666

        dtraider, Интеоесная теория...

        • Searcher

          Kvazar666, Не, в самом деле. Ничего против тебя не имею, но поиграй в ksp хоть. Чтоб иметь понятие о реальных космических полетах. Там два-три импульса за весь полёт. И несколько корректировочных. Хим движки со своей большой тягой самое то для этого. А городить огород из яд.распада-стирлинга-ионного движка ещё тот геморрой) да и поджарится при таком мизерном ускорении гораздо проще от реактора)

          • Elk
          • Kvazar666

            Searcher, Вот я и пишу, что тех, кто собирается лететь на Марс "на двух, трех импульсах", нужно сразу в космос без скафандра..

  4. Mist

    Чем плохи уже давно придуманные РИТЭГи?

    • prinzip

      Mist, Маленьким КПД.

    • pogoretskuy

      Mist, Мощность раз в 20 меньшая у них

  5. adlan76

    Самое интересное - расход топлива на время работы так и не озвучили

    • nubulla

      adlan76, Не сказано и о самом топливе. Если плутоний 238, то он сейчас в дефиците. Может торий?

      • Kvazar666

        nubulla, Речь идет о реакторах, а не о радиоизотопных генераторах.

      • Searcher

        nubulla, Торий не даёт столько тепла. Где-то читал, что искусственный алмаз под воздействием радиации электричество вырабатывает. Лучше б эту отрасль развивали, а не лепил древнюю термодинамику к ядерному распаду...

        • prinzip

          Searcher, Из отработанных графитовых блоков реактора давлением делают алмазы генерирующими напряжение. Только вот чтобы ими можно было заряжать тот же смартфон нужна их железнодорожная цистерна.

        • IRoN

          Searcher, Россия разработала технологию создания ториевых станций на замену ядерным реакторам
          /http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0306454917304358

      • IRoN

        nubulla, «The prototype power system uses a solid, cast uranium-235 reactor core»
        /https://www.nasa.gov/directorates/spacetech/feature/Powering_Up_NASA_Human_Reach_for_the_Red_Planet

  6. Wfladimir

    А чё Маск этими разработками не занимается?

    • Ванихаббат

      Wfladimir, Ему некогда. На носу новый перенос переноса прожига.

  7. morxod

    Да, начало народ отправят, а потом все остальное, вдруг инфляция.

  8. IRoN

    Возможно будет интересно сравнить комментарии под похожей новостью
    /https://hi-news.ru/space/roskosmos-xochet-postroit-orbitalnuyu-aes.html#comment-343496

  9. Nice_weather

    Радуют такие новости:7

  10. Fred

    То есть кипящий?

    Когда уже люди поймут что нужно запретить
    создавать реакторы с фазовым переходом
    теплоносителя прямо в активной зоне.

Новый комментарий

Для отправки комментария вы должны авторизоваться или зарегистрироваться.