Практически все космические аппараты, работающие во внутренней части Солнечной системы, получают энергию от солнечных батарей. Однако, когда речь заходит о миссиях, предполагающих высадку на Луну, ситуация значительно осложняется. Лунная ночь длится 14 земных дней. За это время земная техника может попросту замерзнуть.
С аналогичными трудностями сталкиваются и конструкторы аппаратов, предназначенных для изучения дальнего космоса. За пределами орбиты Юпитера Солнце является слишком тусклым, и не может обеспечить аппарат с солнечными батареями достаточным количеством энергии.
Одним из способов решения этой проблемы является использование радиоизотопных термоэлектронегенератов (ритэгов). Так, на советских луноходах устанавливалась ритэги, работавшие на полонии-210. Комплекты оборудования, установленные на лунной поверхности экспедициями Apollo, получали энергию от ритэгов, использующих плутоний-238. Такими же источниками питания оборудованы легендарные аппараты Voyager, непрерывно работающие с 1977 г.
С конструктивной точки зрения, ритэги очень просты и крайне надежны. Обратная сторона медали заключается в том, что их мощность невелика и обычно составляет лишь несколько сотен ватт. Этого достаточно для одного аппарата или ровера, но слишком мало для обогрева потенциального лунного поселения. К тому же, используемый в современных ритэгах плутоний-238 весьма дорог. То же NASA обладает весьма ограниченными запасами этого изотопа.
В связи с этим, инженерам приходится искать другие варианты решения проблемы. Одним из самых перспективных способов считается использование небольшого ядерного реактора.
Осенью 2017 г. специалисты NASA и Национальное управление ядерной безопасности США (NNSA) начали проводить тесты прототипа подобного устройства, разработанного в рамках проекта Kipopower. На состоявшейся 2 мая пресс-конференции, представители аэрокосмического агентства рассказали о результатах испытаний реактора, получившего обозначение KRUSTY (Kilopower Reactor Using Stirling Technology).
Согласно опубликованной информации, испытания завершились успехом. Специалисты провели несколько различных тестов, в которых проверили полный цикл работы реактора от его запуска, до полной остановки. Также были отработаны сценарии с выходом из строя различных систем и поломками оборудования. Испытания показали, что даже в ситуации с множеством отказов, реактор остается управляемым.
В KRUSTY использует в качестве топлива обогащенный уран-235. Он находится в пустотелом топливном стержне, похожим по форме и размеру на рулон с бумажным полотенцем. Внутри него находится стержень-замедлитель, а снаружи — отражатель нейтронов из оксида бериллия. Конвертацией тепла в электроэнергию осуществляется с помощью двигателя Стирлинга, использующего натриевый теплоноситель. Расчетная мощность реактора, в зависимости от его модификации, составляет от 1 до 10 кВт.
Испытания KRUSTY стали первыми тестами космического ядерного реактора, проведенными в США с 1960-х гг. (спутник SNAP-10A). В перспективе, подобные силовые установки смогу использоваться для энергоснабжения баз на Луне, на Марсе. Также они могут найти применение в дальних космических миссиях.
По материалам: https://www.nasa.gov
