Как сообщает портал Space.com, инженеры и ученые из Исследовательского центра NASA имени Гленна завершили наземные испытания компактного ядерного реактора мощностью в 10 киловатт, о котором мы писали в начале года. В перспективе установку планируется использовать в космосе, а также на других планетах, для обеспечения космических колоний электричеством.
«Мы первые американцы, кому удалось за последние четыре десятка лет создать новый тип ядерного реактора и проверить его работу. В отличие от радиоизотопных источников, мощность такого генератора тока можно повышать или понижать, что продлит сроки его работы и позволит вырабатывать большие количества энергии, недоступные для РИТЭГов», — прокомментировал Марк Гибсон, ведущий инженер проекта Kilopower.
В последние годы в NASA и ряде других космических агентств активно обсуждается вопросы по созданию постоянных обитаемых колоний на Луне и Марсе. Важнейшей задачей, стоящей на пути решения этих вопросов, является обеспечение их автономности и удешевление строительства. Огромную пользу в этом направлении могут предложить технологии 3D-печати, которые позволят использовать местные ресурсы – почву, горные породы и газы из атмосферы, – для строительства зданий прямо на месте.
Как показывают опыты на борту Международной космической станции, а также на Земле, с помощью трехмерной печати можно создать практически все необходимое для жизни колонистов. Единственным и, пожалуй, самым главным исключением является источник питания, мощности которого хватило бы как для работы самого 3D-принтера, так и для питания и обогрева всей базы.
Примерно шесть последних лет инженеры NASA совместно с ведущими американскими ядерными центрами работают над созданием портативного ядерного реактора, который можно было бы в буквальном смысле носить с собой, доставить на другую планету с помощью уже существующих ракет-носителей, а также с помощью новой сверхтяжелой платформы SLS, которую планируется использовать для полетов к Луне и Марсу.
Задача, по словам Гибсона, далеко не так проста, как может показаться, поскольку в космосе, Луне или на том же Марсе из-за полного или почти полного отсутствия воздуха существенно усложнится задача по охлаждению ядерного реактора. А компактные установки будут накладывать еще больше ограничения, поэтому большинство подобных установок имеют крайне сложное устройство и экзотические системы теплообмена и охлаждения.
Разработка того же Гибсона — реактор Kilopower – является чем-то средним между классическим атомным реактором, в котором ядерное топливо охлаждается водой, и паровым двигателем, который преобразует энергию тепла и давления в движение и электричество.
В его основе лежит так называемый двигатель Стирлинга – паровая машина, изобретенная шотландским священником Робертом Стирлингом еще в начале XIX 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 из NASA и Национального исследовательского центра в Неваде дополнительно модифицировали эту установку так, чтобы она не только вырабатывала ток, но и управляла процессом распада урана-235, подавляя его при чрезмерно высокой скорости реакций и усиливая при снижении мощности реактора.
Первый прототип Kilopower был собран в декабре прошлого года. Последующие три месяца проводилась проверка его стабильности в штатных и нештатных ситуациях. Как отметил ведущий конструктор проекта Дэйвид Постон, Kilopower успешно прошел все тесты и превзошел ожидания NASA.
С его слов, реактор не выходил в критическое состояние и продолжал вырабатывать электричество даже в случае множественных поломок в системе охлаждения и откачки тепла из активной зоны. Ученые надеются, что к 2020 году им удастся создать первую готовую к реальной работе машину, которую можно будет использовать в космосе и в перспективе при колонизации Луны и Марса.