Инженеры НАСА завершили тесты космического «ядерного чемодана»
Ученые и инженеры из Исследовательского центра НАСА имени Гленна завершили тесты портативного ядерного реактора мощностью в 10 киловатт, пригодного для использования в космосе или на других планетах, сообщает Space.com “Мы стали первыми американцами, кому удалось создать и проверить работу нового типа ядерного реактора в последние четыре десятка лет. В отличие от радиоизотопных источников, мощность такого генератора тока можно повышать или понижать, что продлит ему сроки работы и позволит вырабатывать большие количества энергии, недоступные для РИТЭГов”, — заявил Марк Гибсон, ведущий инженер проекта Kilopower.
В последние годы ученые и инженеры НАСА и других космических агентств мира активно обсуждают планы по постройке постоянных обитаемых баз на поверхности Луны и Марса. Главным ключом к обеспечению их автономности и удешевлению постройки специалисты НАСА считают технологии трехмерной печати, позволяющие использовать воду и местные ресурсы — почву, горные породы и газы из атмосферы — для постройки зданий базы прямо на месте.
Подобные принтеры, как показывают опыты на борту МКС и на Земле, позволяют напечатать почти все необходимое для жизни колонистов на Марсе, за исключением одной самой главной вещи на базе — источника питания, чья мощность была бы достаточной для обеспечения работы самого 3D-принтера, а также питания и обогрева всей базы.
Последние шесть лет специалисты из НАСА и ведущих ядерных центров США работают над созданием портативного ядерного реактора, который астронавты могли бы в прямом смысле носить с собой, или который можно было бы доставить на другую планету при помощи уже существующих ракет-носителей или строящейся тяжелой платформы SLS. Аналогичные исследования проводят специалисты “Росатома” и “Роскосмоса”.
Сделать это, как рассказывает Гибсон, не так просто, как может показаться — в космосе, на Луне или на Марсе охладить ядерный реактор будет гораздо сложнее, чем на Земле, так как этому будет мешать полное или почти полное отсутствие воздуха. Компактные размеры подобной установки накладывают еще большие ограничения, из-за чего подобные реакторы имеют крайне сложное устройство и экзотические системы теплообмена и охлаждения.
К примеру, его детище, реактор Kilopower, напоминает собой нечто среднее между классическим атомным реактором, в котором ядерное топливо охлаждается водой, и паровым двигателем, который преобразует энергию тепла и давления в движение и электричество.
Его сердцем стал так называемый «двигатель Стирлинга» — паровая машина, изобретенная шотландским священником Робертом Стирлингом еще в начале 19 века. В данном случае она представляет собой набор из замкнутой системы труб и сосудов, заполненных жидким натрием, и поршней, на которые давит расплавленный металл, подогреваемый произвольным источником тепла.
Инженеры НАСА и Национального исследовательского центра ядерного ведомства США в Неваде дополнительно модифицировали эту машину таким образом, что она не только вырабатывала ток, но и управляла процессом распада урана-235, подавляя его при чрезмерно высокой скорости реакций и усиливая его при снижении мощности реактора.
Первый прототип Kilopower был собран еще в декабре прошлого года, и последующие три месяца Гибсон и его коллеги провели, проверяя его стабильность в штатных и нештатных ситуациях. Как отметил Дэйвид Постон (David Poston), ведущий конструктор проекта, Kilopower успешно прошел все тесты и превзошел ожидания НАСА.
По его словам, реактор продолжал работать и не выходил в критическое состояние даже при появлении множества поломок в системе охлаждения и «откачки» тепла из активной зоны, продолжая при этом вырабатывать электричество. Как надеются ученые, к 2020 году им удастся создать первую рабочую версию этой машины, которая будет полностью готова к полету в космос и предстоящей колонизации Луны и Марса.
