Недавно одно из ведущих подразделений «Роскосмоса», конструкторское бюро «Арсенал», внесло предложение о доставке на Марс атомной электростанции. Глава госкорпорации Дмитрий Рогозин практически сразу же назвал эту идею необоснованной. Подобная реакция представляется весьма неожиданной, учитывая активную поддержку в России концепции использования атомной энергии в космосе. Кроме того, американские специалисты в этой области уже длительное время ведут разработки собственного реактора для внеземных исследований и провели успешные испытания опытного образца.
Об интересной разработке российских инженеров и ученых из конструкторского бюро «Арсенал» сообщило в субботу РИА Новости со ссылкой на внутренние документы предприятия, имеющиеся в распоряжении агентства. Согласно предложенной концепции, АЭС можно использовать для питания перспективной отечественной базы на Марсе. Мощность установки не уточняется, но для ее доставки к Красной планете планируют использовать ядерный буксир «Зевс». То есть порядка 10-20 тонн, что сравнимо с реактором самого космического аппарата (около мегаватта электрической мощности).
При приближении к Марсу, пока не получившая названия АЭС должна отделиться, войти в атмосферу и совершить посадку на поверхность с использованием парашютов. Ядерный буксир затем выполнит маневр, используя гравитационное поле Красной планеты, и направится в обратном направлении. Вместо возвращения на Землю его можно будет использовать как мощный ретранслятор сигналов, размещенный в одной из точек Лагранжа системы Земля — Марс. В этой области пространства силы гравитации двух планет сбалансированы, что позволяет объекту оставаться в относительно стабильном положении с минимальными затратами топлива.
Специалисты КБ «Арсенал» предлагают использовать технологии, отработанные при создании буксира «Зевс», для разработки марсианской АЭС, что обусловлено не только логистическими соображениями. Эксплуатация электростанции планируется исключительно на поверхности Марса, где она будет обеспечивать энергией базу, предназначенную для бытовых нужд, научных исследований и добычи ресурсов.
На первый взгляд, концепция кажется вполне логичной. Тем не менее, глава «Роскосмоса», как пишет РБК охарактеризовал итоги работы сотрудников как несерьезные. По словам представителя, у госкорпорации нет подобных планов, и ничего подобного она не разрабатывала. Такой комментарий сделал Дмитрий Рогозин опубликовал у себя в твиттере, но потом почему-то удалил эту запись. Вне зависимости от желаний чиновника, как говорится, «интернет все помнит».
В Соединенных Штатах разработки атомных реакторов для использования в космических миссиях и на других планетах реализуются достаточно активно. Проект Kilopower стартовал в 2015 году, и уже к 2018-му специалисты NASA продемонстрировали рабочий прототип. Он радикально отличается от любых схем — как использованных ранее, так и реализуемых сейчас. Тепловыделяющий элемент в нем нагревает тепловые трубки с расплавом натрия, которые, в свою очередь, переносят энергию к двигателям Стирлинга со свободным поршнем. А они уже вырабатывают электричество в линейном генераторе.
В ходе серии полевых испытаний установка продемонстрировала коэффициент полезного действия, приблизившийся к 30%. Этот показатель на порядок превышает эффективность ранее разработанных реакторов, предназначенных для использования в космических аппаратах. Полученная эффективность сопоставима с характеристиками традиционных атомных электростанций, где делящееся радиоактивное топливо нагревает воду, преобразуя ее в пар, который вращает турбины. При этом Kilopower электрической мощностью в киловатт весит всего 134 килограмма и содержит в себе 28 килограммов урана-235 (по размерам литое ядро сопоставимо с рулоном бумажных полотенец).
С одной стороны, заявленная мощность американского проекта не производит сильного впечатления: самая крупная модель Kilopower выдаст 10 киловатт при весе в полторы тонны. Что это такое по сравнению с мегаваттом! Но с другой — разработка NASA устроена не просто, а элементарно. Кроме управляющего стержня и поршней в герметичных камерах двигателей Стирлинга, она не имеет подвижных деталей вовсе. Расчетный срок службы достигает 12-15 лет в зависимости от режима работы, ей не нужно охлаждение (достаточно пассивного рассеивания тепла стенками корпуса) и обслуживание или заправка.
В ядерной энергодвигательной установке мегаваттного класса (ЯЭДУ), которая станет ключевым элементом российского проекта «Зевс» («Нуклон»), применяется более привычный принцип. Тепло, выделяемое ядром реактора, нагревает газ-теплоноситель (гелий с ксеноном), который, в свою очередь, приводит в действие турбину. Избыточное тепло отводится в открытое пространство с помощью капельного холодильника-излучателя. Разработка всей системы сопровождается периодами успехов и неудач, и началась в 2009 году. Согласно имеющимся сведениям, включая заявления Рогозина, на данный момент проведены испытания отдельных компонентов ядерного буксира и изготовлены несколько опытных образцов. Первый полет «Зевса» запланирован на 2030 год, его продолжительность составит 50 месяцев.