Заглядывая в будущее космического исследования с экипажем, НАСА и другие космические агентства понимают, что определенные технологические требования должны быть выполнены. Необходимы не только ракеты-носители нового поколения и космические капсулы (например, СЛС а также Орион космический корабль), но необходимы новые формы производства энергии, чтобы обеспечить возможность выполнения длительных полетов на Луну, Марс и в другие места в Солнечной системе.
Одна из возможностей, которая решает эти проблемы, - это Kilopower, легкая система деления, которая может обеспечивать роботизированные миссии, базы и исследовательские миссии. В сотрудничестве с Национальным управлением по ядерной безопасности Министерства энергетики США (НАЯБ) недавно НАСА провело успешную демонстрацию новой энергетической системы ядерного реактора, которая могла бы обеспечить длительные полеты экипажа на Луну, Марс и далее.
Эта технология, известная как эксперимент Kilopower Reactor с использованием технологии Стирлинга (KRUSTY), была обнародована на недавней пресс-конференции в среду, 2 мая, в исследовательском центре Гленна при НАСА. По данным НАСА, эта энергосистема способна генерировать до 10 киловатт электроэнергии - достаточно энергии для нескольких домохозяйств непрерывно в течение десяти лет или форпост на Луне или Марсе.
Как сказал в недавнем пресс-релизе НАСА Джим Ройтер, исполняющий обязанности помощника администратора НАСА по управлению космическими технологиями (STMD):
«Безопасная, эффективная и обильная энергия будет ключом к будущим исследованиям роботов и человека. Я ожидаю, что проект Kilopower станет неотъемлемой частью энергетических архитектур Луны и Марса по мере их развития ».
Прототип энергосистемы использует небольшую твердую активную зону из урана-235 и пассивные натриевые тепловые трубки для передачи тепла реактора высокоэффективным двигателям Стирлинга, которые преобразуют тепло в электричество. Эта энергетическая система идеально подходит для таких мест, как Луна, где производство электроэнергии с использованием солнечных батарей затруднено, потому что лунные ночи эквивалентны 14 дням на Земле.
Кроме того, многие планы лунных исследований предполагают строительство форпостов в постоянно затененных полярных регионах или в стабильных подземных лавовых трубах. На Марсе солнечный свет более обильный, но зависит от суточного цикла планеты и погоды (например, пыльных бурь). Таким образом, эта технология может обеспечить постоянную подачу энергии, которая не зависит от таких источников, как солнечный свет. Как сказал Марк Гибсон, ведущий инженер Kilopower в Glenn:
«Kilopower дает нам возможность выполнять гораздо более мощные миссии и исследовать затененные кратеры Луны. Когда мы начнем посылать астронавтов для длительного пребывания на Луне и на других планетах, это потребует нового класса энергии, который нам никогда не был нужен раньше ».
Эксперимент Kilopower был проведен в Национальном центре безопасности штата Невада (NNSS) в период с ноября по март 2017 года. Помимо демонстрации того, что система может вырабатывать электроэнергию посредством деления, целью эксперимента было также показать, что она стабильна и безопасна в любой среде. По этой причине команда Kilopower проводит в эксперименте четыре этапа.
Первые две фазы, которые проводились без питания, подтвердили, что каждый компонент в системе функционировал должным образом. На третьем этапе команда увеличила мощность для медленного нагрева активной зоны, прежде чем перейти к четвертой фазе, которая состояла из 28-часового пробного запуска на полной мощности. Эта фаза моделировала все этапы миссии, которые включали запуск реактора, наращивание до полной мощности, стабильную работу и остановку.
На протяжении всего эксперимента команда моделировала различные сбои системы, чтобы гарантировать, что система будет продолжать работать, включая снижение мощности, неисправные двигатели и неисправную тепловую трубу. Повсюду генератор KRUSTY продолжал обеспечивать электричество, доказывая, что он может выдержать все, что бросает на него исследование космоса. Как указал Гибсон:
«Мы поставили систему на путь развития. Мы хорошо понимаем реактор, и этот тест показал, что система работает так, как мы ее спроектировали. Независимо от того, в какой среде мы его подвергаем, реактор работает очень хорошо ».
Заглядывая в будущее, проект Kilopower останется частью программы НАСА по изменению игр (GCD). В рамках Дирекции космических технологий НАСА (STMD) цель этой программы заключается в развитии космических технологий, которые могут привести к совершенно новым подходам для будущих космических миссий Агентства. В конечном итоге команда надеется перейти к программе «Демонстрация технологий» (TDM) к 2020 году.
Если все пойдет хорошо, реактор KRUSTY может учесть постоянные посты людей на Луне и Марсе. Он также может оказать поддержку миссиям, которые используют использование ресурсов на месте (ISRU) для производства гидразинового топлива из местных источников водяного льда и строительных материалов из местного реголита.
По сути, когда роботизированные миссии устанавливаются на Луну на базы 3D-печати из местного реголита, и астронавты начинают совершать регулярные поездки на Луну для проведения исследований и экспериментов (как сегодня делают это на Международной космической станции), это могут быть реакторы KRUSTY. которые дадут им волю всем своим потребностям в энергии. Через несколько десятилетий то же самое может быть верно для Марса и даже мест во внешней Солнечной системе.
Эта реакторная система также может проложить путь для ракет, которые используют ядерно-тепловые или ядерно-электрические двигатели, позволяя выполнять миссии за пределами Земли, которые являются более быстрыми и более экономичными!
И обязательно наслаждайтесь этим видео программы GCD, любезно предоставленным NASA 360:
