Почему США, Китаю и России важно первыми установить на Луне атомный реактор
Ни одна из ведущих космических держав не скрывает: задача не просто посадить очередной аппарат, а закрепиться на Луне всерьёз и надолго. США намерены реализовать это через программу Artemis, Китай и Россия — через совместный проект Международной лунной исследовательской станции. Постоянные базы потребуют энергообеспечения, которое солнечные батареи и прочие возобновляемые источники не способны гарантировать.
«Возобновляемые источники слишком нестабильны для жизнеобеспечения. А доставка грузов на Луну ограничена массой: плотность энергии ядерного топлива здесь даёт очевидное преимущество», — https://spectrum.ieee.org/lunar-nuclear-reactor-nasa-moon профессор Иллинойсского университета Кейти Хафф, ранее занимавшая пост замминистра по ядерной энергетике в Минэнерго США. Дополнительным стимулом становятся ресурсы Луны — прежде всего залежи гелия-3, перспективного топлива для будущих термоядерных реакторов.
От 40 до 100 киловатт и «запретные зоны»
Изначально NASA планировало построить 40-киловаттный микрореактор, заказав проекты у трёх консорциумов — Lockheed Martin/BWXT, Westinghouse/Aerojet Rocketdyne и X-energy/Boeing. Каждый получил по $5 млн. Однако после того как Пекин и Москва несколько раз публично заявили о планах создать собственный лунный реактор к середине 2030-х, США подняли ставки: мощность заказанного реактора увеличили до 100 кВт, а сроки его готовности сократили до 2030 года.
По словам временного главы NASA Шона Даффи, если первыми окажутся Китай и Россия, они смогут де-факто объявить «запретные зоны» вокруг своих объектов, ограничив выбор площадок для американской базы. Для Вашингтона ключевым фактором становится доступ к залежам водяного льда, который необходим для производства кислорода, воды и топлива. Очевидно, что США, если окажутся с реактором на Луне первыми, поступят точно так же — заявят о «запретных зонах», ограничив ресурсы соперников.
Конструкторские вызовы
Разработка реактора для Луны требует новых решений. Низкая гравитация меняет поведение жидкостей, значит, придётся пересчитывать системы охлаждения. Суточные перепады температуры в сотни градусов потребуют изоляции реактора от внешней среды. В качестве топлива, по мнению Хафф, будет использован уран в форме частиц TRISO — сверхпрочного материала, выдерживающего экстремальные температуры и удары. В качестве теплоносителя наиболее вероятен гелий, а преобразование энергии NASA уже предписало вести через замкнутый цикл Брайтона.
Реактор доставят на Луну полностью собранным и заправленным топливом. Управляющие стержни будут введены, чтобы исключить цепную реакцию при транспортировке. После установки последовательность запуска проведут дистанционно или при участии астронавтов.
Опасности и уроки прошлого
Сроки американского проекта вызывают сомнения даже у его сторонников. «Даже на Земле вывести прототип такого масштаба за четыре с половиной года крайне сложно. На Луне — тем более», — отмечает Хафф. Она предупреждает: возможный срыв сроков ударит не столько по космической отрасли, сколько по репутации ядерной энергетики в целом.
При этом риски пуска оцениваются как умеренные. Свежее урановое топливо не столь радиоактивно, как отработанное, поэтому даже при аварии во время запуска серьёзной угрозы для Земли не возникнет. NASA имеет большой опыт выведения в космос радиоактивных источников — от плутониевых термоэлектрических генераторов до экспериментальных установок.
На случай астероида
Что если в будущий лунный реактор попадёт астероид? Эксперты считают, что именно TRISO-топливо способно минимизировать последствия. Каждая частица, размером с семечко, заключена в прочную оболочку из карбида кремния. Испытания показали: даже при нагреве до 1 700 °C в течение 300 часов топливо не теряет продуктов деления. В худшем случае обломки окажутся рассеянными в лунном грунте, но сами частицы останутся целыми.
Таким образом, лунная атомная программа становится новой ареной геополитической борьбы. Для США это вопрос лидерства и доступа к ресурсам, для Китая и России — символ технологического паритета и также вопрос доступа к лунным ресурсам. Проигравший понесет не только серьезные репутационные потери, но и будет нести большие издержки на поддержание своей программы колонизации Луны.