NASA планирует запустить первый межпланетный космический корабль с ядерной силовой установкой в 2028 году . Проект под названием Space Reactor 1 (SR1) призван преодолеть ограничения традиционных ракет на химическом топливе и обеспечить регулярную доставку грузов на Марс .
⛽ Ограничения химических ракет 1:01
Современные миссии на Марс зависят от стартовых окон, которые открываются раз в два года . Основным препятствием для освоения планеты остается масса ракетного топлива. Оно занимает большую часть полезного объема корабля и ограничивает вес доставляемого оборудования.
Для реализации планов SpaceX по высадке корабля Starship на Марс требуется значительная подготовка:
- Запуск основного корабля на низкую околоземную орбиту .
- Дополнительные 10 запусков тяжелых ускорителей для дозаправки Starship в космосе .
- Длительное ожидание подходящего взаимного расположения планет.
Ядерные технологии позволяют сократить количество необходимых запусков и увеличить массу полезной нагрузки. Система SR1 сможет доставить на Марс оборудование, эквивалентное по весу 25 марсоходам размера NASA Curiosity .
⚛️ Типы ядерных двигателей 2:48
Ядерная энергетика в космосе основана на делении атома для выделения энергии. Существует два основных способа использования этой энергии для движения корабля.
Ядерный тепловой двигатель (NTP) работает по принципу нагрева жидкого водорода в реакторе . При контакте с экстремально горячей активной зоной водород мгновенно расширяется и выбрасывается через сопло, создавая тягу . Такая система в пять раз эффективнее обычных ракет и позволяет долететь до Марса за 45 дней .
NASA выбрало для миссии SR1 второй вариант — ядерно-электрический двигатель (NEP) . В этой схеме реактор вырабатывает только электричество, которое питает ионные двигатели. Ионные системы уже используются в спутниках Starlink для маневрирования на орбите .
Преимущества ионных двигателей в связке с реактором:
- Эффективность в 10 раз выше, чем у двигателей внутреннего сгорания .
- Отсутствие необходимости в кислороде для горения топлива.
- Возможность поддерживать постоянное ускорение в течение долгого времени.
🏗️ Устройство космического реактора SR1 9:17
Реактор SR1 обладает скромной мощностью в 20 кВт . Это сопоставимо с характеристиками бытового генератора для частного дома. NASA сознательно выбрало небольшой масштаб для первой миссии, чтобы отработать технологию перед созданием более мощных систем.
Отвод тепла и выработка энергии происходят в замкнутом цикле:
- Жидкий теплоноситель превращается в газ внутри реактора .
- Газ вращает турбину, соединенную с электрическим генератором .
- Система охлаждения из титановых панелей сбрасывает излишки тепла в вакуум .
- Конденсированная жидкость возвращается в реактор для повторения цикла.
Для защиты бортовой электроники от радиации реактор отделен от основного корпуса длинной металлической фермой . NASA использует в конструкции наработки отмененного проекта Lunar Gateway, что позволяет сократить сроки сборки корабля .
🚁 Миссия Skyfall: десант на Марс 12:34
Корабль SR1 доберется до цели примерно за один год . При достижении орбиты он сбросит в атмосферу Марса капсулу с тремя вертолетами . Эти дроны построены на базе платформы Ingenuity, которая успешно выполнила 72 полета на Красной планете .
Беспилотники будут работать без тяжелых посадочных платформ или систем амортизации. После снижения на парашютах вертолеты активируются в воздухе и начнут самостоятельный полет.
Основные задачи миссии Skyfall:
- Поиск ровных площадок для будущей высадки экипажа .
- Сканирование подповерхностных слоев с помощью радаров .
- Обнаружение залежей водяного льда для производства топлива и жизнеобеспечения.
🌕 Лунный реактор и планы на 2030-е годы 14:16
Технологии SR1 лягут в основу проекта Lunar Reactor 1 (LR1), запуск которого намечен на 2030 год . Компактный ядерный реактор на Луне решит проблему энергоснабжения во время 14-дневной лунной ночи, когда солнечные панели бесполезны.
В течение следующего десятилетия NASA планирует масштабировать установки до мегаваттного класса . Такие мощности необходимы для обеспечения длительных пилотируемых экспедиций. Ядерная энергия позволит поддерживать работу систем жизнеобеспечения и научного оборудования в условиях глубокого космоса вне зависимости от близости к Солнцу.
