17 февраля 2021

Академии наук США рекомендуют NASA "агрессивно ускорить" разработку ядерных двигателей для полета на Марс

Atomic-Energy.ru

Агентству NASA необходимо продолжить «агрессивное» развитие космических ядерных двигательных технологий, если оно хочет использовать их для полетов людей на Марс в следующие два десятилетия, говорится в отчете комитета национальных академий наук.

В исследовании от 12 февраля, проведенном Национальными академиями наук и спонсируемом NASA, говорится, что разрабатываемые технологии ядерной тепловой (NTP) и ядерной электрической тяги (NEP) должны быть значительно улучшены для их использования в предстоящей миссии на Марс в 2039 году. 

«Космические ядерные двигательные установки имеют большой потенциал для ускорения исследования Марса людьми», - сказал Бобби Браун, директор по планетологии в Лаборатории реактивного движения и сопредседатель комитета, подготовившего отчет, - «Однако требуется значительное ускорение темпов развития этих технологий, если NASA и партнеры хотят провести эту миссию в установленные сроки».

Из двух технологий отчет был более оптимистичным в отношении ядерной тепловой тяги (NTP), где атомный реактор нагревает топливо, такое как жидкий водород. 

«Агрессивная исследовательская программа могла бы разработать систему NTP, способную выполнить базовую миссию в 2039 году», - говорится в отчете.

Однако эта технология сталкивается с рядом проблем, помимо разработки самого ядерного реактора. Они включают в себя возможность нагрева топлива до требуемой температуры 2700 кельвинов и доведения системы до рабочей температуры в течение одной минуты. Другие проблемы включают отсутствие наземных средств тестирования для систем NTP и трудности с хранением жидкого водорода на время полета.

Ядерной электрической тяге (NEP), где ядерный реактор вырабатывает энергию для питания электрических двигателей, необходимо также расширить свои системы управления мощностью и температурой до уровней, намного превышающих то, что продемонстрировано на сегодняшний день, чтобы работать с реакторами мегаваттного класса. Однако в отчете отмечается, что с 2005 года в отношении соответствующих технологий был достигнут незначительный прогресс, а проделанная работа ограничивалась системами с низким энергопотреблением.

«В результате низких и непостоянных инвестиций в течение последних нескольких десятилетий неясно, сможет ли даже агрессивная исследовательская программа реализовать систему NEP, способную выполнить базовую миссию в 2039 году», - заключили авторы отчета. 

Тем не менее, они рекомендовали NASA «активизировать развитие технологий» для систем NEP.

Программы исследований космических АЭС и ядерных двигателей

NASA изо всех сил пытается удержать баланс между конкурирующими приоритетами программ развития стационарной ядерной энергетики и космических ядерных двигателей. В дополнение к исследованиям технологий NTP и NEP, агентство также работает над стационарными космическими ядерными реакторами, такими как Kilopower, которые будут обеспечивать энергией базы людей на поверхности Луны или Марса. Агентство в последнее время попыталось продвинуть разработку реактора Kilopower, который имеет перспективы применения для программы исследования Луны Artemis, в которой в свою очередь ядерный двигатель будет пока совсем не нужен.

Тем не менее, сторонники технологии NTP в Конгрессе США включили формулировки отчета в ассигнования, предписывающие NASA тратить деньги на разработку этой технологии. В частности, законопроект об ассигнованиях на 2021 финансовый год, принятый в декабре, предписывает NASA потратить 110 миллионов долларов из 1,1 миллиарда долларов на финансирование разработок NTP, из которых 80 миллионов долларов пойдут на «разработку тестовых изделий, которые позволят провести демонстрацию полета». NASA, в свою очередь, еще не объявила о планах летной демонстрации системы NTP.

На заседании комитета по технологиям Консультативного совета NASA 27 января его члены отметили, что ранее они советовали Агентству сделать разработку стационарных космических реакторов более приоритетной, чем NTP, из-за необходимости их применения для миссии Artemis.

"Абсолютно. Мы полностью согласны», - ответил Джим Рейтер, помощник главы NASA по космическим технологиям, - «Указание Конгресса теперь требует от нас и приоритетной разработки ядерного теплового двигателя». 

«Ядерная тепловая двигательная установка представляет большой интерес с многих точек зрения, как для NASA, так и Министерства обороны США», - добавил он. - «Это очень хорошая технология».

Администрация Дональда Трампа в последние недели своего существования также повысила приоритет разработки стационарных космических АЭС над технологиями NTP и NEP. Директива “6” по космической политике, выпущенная 16 декабря, устанавливает национальную стратегию развития космических ядерных технологий, включая энергетические и двигательные установки. Данная директива также отдала предпочтение стационарным космическим АЭС перед ядерными двигателями, потому что последние не нужны для лунной программы Artemis.

«Эти технологии важны для полета на Марс», - сказал высокопоставленный чиновник администрации США о ядерных космических двигателях во время публикации отчета, - «Но сначала мы ориентируемся на создание базы на Луне с использованием существующих земных энергетических технологий, и будем использовать этот спутник Земли как точку опоры для дальнейшего исследования космоса».

Неясно, какое значение пока имеет эта стратегия при администрации Байдена, которая пока еще не приняла каких-либо определенных мер в отношении космических исследований.

Kilopower Стационарный энергетический реактор Kilopower для освоения Марса Kilopower