Первый полноценный компактный ядерный реактор, готовый для работы на поверхности Марса или в пустоте космоса, будет "готов к полету" примерно через три года. Об этом сообщили участники проекта на совещании Рабочей группы НАСА по будущим космическим проектам.

"Когда мы завершили наземные испытания Kilopower, мы сразу же задумались об отправке нашей установки на Луну, однако быстро отказались от этой идеи, так как НАСА планирует высадить астронавтов не на северный, а южный полюс. Я думаю, что за три последующих года мы будем полностью готовы к первому полету на Марс", — заявил Патрик Маклюр (Patrick McClure), руководитель проекта Kilopower.

В последние годы ученые и инженеры НАСА и других космических агентств мира активно обсуждают планы по постройке постоянных обитаемых баз на поверхности Луны и Марса. Главным ключом к обеспечению их автономности и удешевлению постройки специалисты НАСА считают технологии трехмерной печати, позволяющие использовать воду и местные ресурсы – почву, горные породы и газы из атмосферы – для постройки зданий базы прямо на месте.

Подобные принтеры, как показывают опыты на борту МКС и на Земле, позволяют напечатать почти все необходимое для жизни колонистов на Марсе, за исключением одного, самой главного компонента базы — источника питания, чья мощность была бы достаточной для обеспечения работы самого 3D-принтера, а также питания и обогрева всей базы.

Последние семь лет специалисты из НАСА и ведущих ядерных центров США работают над созданием портативного ядерного реактора, который астронавты могли бы в прямом смысле носить с собой, или который можно было бы доставить на другую планету при помощи уже существующих ракет-носителей или строящейся тяжелой платформы SLS. Аналогичные исследования проводят специалисты "Росатома" и "Роскосмоса".

Год назад инженеры НАСА представили первый рабочий проект такого рода – космический "ядерный чемодан" Kilopower, способный вырабатывать около 10 киловатт энергии на поверхности Марса или в открытом космосе на протяжении нескольких десятков лет.

Он похож на нечто среднее между классическим атомным реактором, в котором ядерное топливо охлаждается водой, и паровым двигателем, который преобразует энергию тепла и давления в движение и электричество.

Его сердцем стал так называемый "двигатель Стирлинга" – паровая машина, изобретенная шотландским священником Робертом Стирлингом еще в начале 19 века. Она представляет собой набор из поршней и замкнутой системы труб и сосудов, через которые на них давит газ, подогреваемый произвольным источником тепла.

Инженеры НАСА и Национального исследовательского центра ядерного ведомства США в Неваде модифицировали эту машину таким образом, что она не только вырабатывала ток, но и управляла процессом распада урана-235, подавляя его при чрезмерно высокой скорости реакций и усиливая его при снижении мощности реактора.

Первый прототип этого устройства был успешно проверен в полевых условиях год назад, после чего инженеры приступили к созданию полноценной "летной" версии "ядерного чемодана". Первая рабочая версия этого реактора, как планировали ученые, должна была быть установлена на северном полюсе Луны в начале следующего десятилетия.

Появление планов по постройке орбитальной станции LOP-G, а затем и миссии Artemis заставили Маклюра и его коллег переработать свои планы и приступить к подготовке новой версии Kilopower, пригодной для работы в качестве "сердца" для будущей марсианской базы НАСА.

Ее постройка и функционирование, по текущим планам агентства, потребует источников питания, способных постоянно вырабатывать около 40 киловатт электроэнергии и тепла. Маклюр и его команда планируют решить эту задачу, не перерабатывая полностью "ядерный чемодан", а сделав его частью модульной системы энергоснабжения.

В общей сложности, инженеры предлагают отправить на Марс пять Kilopower, четыре из которых станут частью базы, а пятый будет выведен в резерв на случай выхода одной из установок из строя. Все они будут использоваться для обогрева базы, выработки электричества и производства воды, кислорода и других жизненно важных веществ и соединений.

Каждый реактор будет весить около полутора тонн и при этом будет обладать достаточно компактными размерами. Без "зонтика" системы охлаждения, его можно будет уместить в тележку для продуктов или типичный уличный контейнер для мусора. Это позволит отправить их к Марсу "одним рейсом", используя сверхтяжелую ракету SLS.

Помимо марсианских миссий, Kilopower, как считает Маклюр, можно устанавливать и на другие межпланетные аппараты, используя его в качестве источника энергии для плазменных и ионных двигателей. Это сгладит один из главных минусов подобных установок – неспешный характер их работы, обусловленный малым КПД, заключает физик.