NASA активно просуває плани створення першого міжпланетного космічного апарату, що працює на ядерній енергії, під назвою Space Reactor-1 (SR1) Freedom, з метою місії на Марс в 2028 році. Йдеться як про швидшому досягненні Червоної планети; це остання спроба у 60-річному прагненні використовувати ядерну енергію для далеких космічних подорожей, область, усіяна минулими невдачами. Місія передбачає ядерну електричну рухову установку, яка може революціонізувати наші дослідження Сонячної системи, але деталі мають значення: що це на практиці і чому це стає життєздатним тільки зараз?
Історія ядерної енергії в космосі
Ядерна енергія тихо використовується в космосі десятиліттями, хоч і не так голосно, як передбачає SR1 Freedom. З 1960-х років місії покладалися на радіоізотопні термоелектричні генератори (РІТЕГ) – пристрої, що перетворюють тепло від радіоактивного розпаду в електрику. Voyager, Curiosity і Perseverance зобов’язані своєю довгою працездатністю цим надійним, хоч і малопотужним, ядерним батареям.
Але РІТЕГ недостатньо для амбітних міжпланетних подорожей. Вони забезпечують лише невелику подачу енергії, достатню для приладів та основних систем, але недостатню для потужної тяги. Саме тут план NASA відрізняється: SR1 Freedom використовуватиме ядерний реактор поділу – по суті, зменшену версію наземної ядерної електростанції – для вироблення електроенергії для високоефективного іонного двигуна. Це принципово відрізняється від більш ранніх концепцій, таких як Project Orion, який передбачав космічні апарати, які рухаються ядерними вибухами, або Project Daedalus, який пропонував ядерний синтез.
Переваги ядерної електричної рухової установки
Іонні двигуни, хоч і слабкі з погляду негайної тяги, чудові у довгостроковому прискоренні. Вони працюють, іонізуючи пропелент-газ (наприклад, ксенон) та прискорюючи заряджені частинки через сопло, створюючи м’який, але постійний поштовх. Саме тому вони вже використовуються, хоч і живляться від сонячних панелей.
Ключовою перевагою ядерної енергії є масштабованість та незалежність від сонячного світла. У глибокому космосі сонячна енергія слабка, що робить РИТЕГи необхідними багатьох місій. Реактор SR1 Freedom вироблятиме в десять-сто разів більше енергії, ніж сучасні РІТЕГи, що дозволить швидше подорожувати і перевозити більш важкі корисні навантаження. Це дуже важливо для пілотованих місій на Марс, де радіаційний захист та життєзабезпечення потребують значної потужності.
Безпека та ризики: Спадщина протиріч
Використання ядерних матеріалів у космосі не обходиться без ризику. Місія Cassini-Huygens у 1997 році зіткнулася з протестами через потенційне радіоактивне забруднення у разі аварії при запуску. NASA пом’якшило ці побоювання, помістивши плутонієві РІТЕГи на міцний захист, але аварії можуть траплятися.
Реактори поділу вносять новий рівень складності. Хоча конструкція SR1 Freedom включає функції безпеки, такі як довга стріла для ізоляції реактора, перспектива виходу з ладу реактора на орбіті або на іншій планеті викликає серйозні побоювання з приводу забруднення. Відходи ядерного поділу токсичні, аварійна посадка може залишити тривалий радіоактивний слід на Марсі або іншому небесному тілі.
Минули невдачі та майбутні перспективи
NASA вже намагався використати ядерну електричну рухову установку раніше. Місія SNAP-10A у 1965 році успішно експлуатувала ядерний реактор у космосі протягом 43 днів, перш ніж сталася поломка. Однак подальші проекти, такі як DRACO, були відкладені через технічні проблеми та бюджетні обмеження.
Тепер, коли приватні космічні компанії знижують вартість запуску, а інтерес до пілотованих міжпланетних місій зріс, NASA, схоже, сповнена рішучості повернутися до ядерної енергії. У разі успіху SR1 Freedom може відкрити нову епоху глибокого космічного дослідження. Але історія показує, що технологічні та нормативні проблеми залишаються, що робить мету запуску у 2028 році амбітною, принаймні.
У кінцевому рахунку, ядерна ставка NASA — це гра з високими ставками на технологію, яка обіцяла багато, але мало що дала більш ніж за півстоліття. Чи буде цього разу по-іншому, залежить від подолання минулих невдач і вирішення складних питань безпеки, пов’язаних з відправкою ядерного реактора в космос.
