Kilopower успешно протестирован в пустыне Невада
— Новости от 15 мая 2018 года —
Для большинства космических агентств будущее жилого полета, похоже, лежит на стороне Луны. В среднесрочной перспективе китайцы, американцы и европейцы надеются встать на наш спутник, и почему бы не создать постоянную базу. С другой стороны, мы знаем, что главной задачей SpaceX является Марс с аналогичными проектами. В любом случае поддержание человеческого присутствия на другом небесном теле, чем Земля, порождает множество проблем, включая энергию.
Роботы, которые в настоящее время занимаются космической разведкой, могут опираться на два источника энергии: солнечную энергию с использованием фотоэлектрических панелей или ядерную энергию благодаря тепловой энергии, выделяемой из радиоактивных материалов. Для человеческого присутствия эти источники энергии могут быть недостаточными. Восстановление тепла материалов может производить только несколько сотен ватт, а солнечные панели работают только днем. В качестве лунных ночей последние 14 дней, а человеческие системы выживания нуждаются в большой мощности, необходимы альтернативные решения.
НАСА в настоящее время работает над проектом Kilopower, мини-ядерным реактором деления. Космическое агентство США объявило две недели назад, что прототип реактора успешно протестирован. Kilopower состоит из небольшого ядра урана 235 размером с рулон бумажного полотенца, тепловые трубки переносят теплоту сердца на двигатели Стирлинга. Тепловая энергия сердечника преобразуется в механическую энергию двигателями, а затем в электрическую энергию генераторами. Система очень компактна и может генерировать электроэнергию 10 киловатт в течение 10 лет.
Серия испытаний, проведенных в пустыне Невада, показала прототип экстремальным условиям, близким к условиям на Луне или Марсе. Чтобы доказать, что реактор может надежно работать во время злоупотребления метеорологическими элементами, испытательная группа Kilopower смоделировала реальную миссию с продолжительностью 28 часов непрерывной работы, включая пуск, подъем и поддержание мощности, а затем остановку реактора. Параллельно инженеры моделировали сбои в работе разных систем.
Kilopower успешно прошел все эти испытания. Таким образом, Kilopower может быть реалистичным решением для производства электричества на Марсе или Луне. По оценкам НАСА, для обеспечения стабильной работы базы будет достаточно трех или четырех реакторов Kilopower. Но ядерная энергия в космосе является чувствительным предметом, даже при правильной технологии: помещение блока 235 урана на ракеты представляет собой реальный риск радиоактивных осадков на Земле, если ракета взрывается.
Мини-ядерный реактор Kilopower входит в стадию тестирования
— Новости от 19 декабря 2017 года —
Ожидается, что проект Kilopower НАСА поможет будущим исследователям, людям и машинам. Энергия является фундаментальным параметром каждой космической миссии. В космосе используются либо фотогальванические панели, либо используется ядерная энергия. В большинстве случаев использование ядерной энергии происходит в форме РТГ, термоэлектрических генераторов, работающих через теплоту радиоактивности. Они могут производить только несколько сотен ватт, чего недостаточно для создания человеческой базы.
Для увеличения возможностей космических миссий необходимо использовать ядерное деление. Ядерное деление генерирует гораздо больше энергии из того же количества радиоактивного материала. В прошлом Соединенные Штаты и особенно СССР пытались развить ядерное деление, но без каких-либо реальных успехов.
Многие разведывательные спутники вывели на орбиту около тридцати ядерных реакторов на орбите, причем иногда катастрофические возвращения в атмосферу. Чтобы в один прекрасный день провести более амбициозные космические миссии, необходим мощный источник энергии. Ядерное деление — одна из единственных возможностей.
НАСА, похоже, решительно продвигает исследования очень быстро. Космическое агентство США работает над прототипом реактора деления для космических применений небольшого размера и малой мощности. НАСА уже несколько лет подтвердило финансирование проекта Kilopower. Kilopower — это мини-ядерный реактор деления, который должен иметь возможность производить 10 киловатт энергии в течение 10 лет, идеально подходящий для питания небольшого жилого основания или даже для использования в силовых установках. С такой доступной мощностью приложения многочисленны: сверление, электролиз или конструкции. Эти приложения трудно предвидеть с мощностью в несколько сотен ватт, а при мощности в несколько тысяч ватт возможности приложений гораздо интереснее.
Проект Kilopower начал тестовую кампанию в ноябре, включая 28-часовой непрерывный тест. Команды НАСА сосредоточены на создании безопасного реактора, который требует небольшой обработки и обслуживания. Если риск будет принят политическими лидерами и общественным мнением, Килопоузер может стать центральным элементом всех самых амбициозных миссий следующих десятилетий.
НАСА финансирует проект микроатомной электростанции под названием Kilopower
— Новости от 11 июля 2017 года —
НАСА выпустило бюджет на сумму 15 млн. Долл. США для разработки микро-атомной станции. Энергия всегда является проблемой во всех космических миссиях: для питания приборов космических зондов и всего оборудования для спасения космонавтов требуется электричество. Пока что солнечные панели предлагают лучшее решение. Легко производить, они могут производить правильное количество энергии. Их главная проблема заключается в их зависимости от солнца: их урожай сильно ухудшается в случае низкого воздействия солнца. Таким образом, солнечные панели почти бесполезны вблизи Юпитера.
Солнечная панель на орбите Земли дает мощность около 300 Вт на квадратный метр, а на орбите вокруг Юпитера солнечная панель производит только 6 Вт на квадратный метр. Поскольку НАСА хотела бы обобщить использование плазменного двигателя для исследования внешней солнечной системы, необходим мощный и эффективный источник энергии. Поэтому необходимо найти решение этой проблемы, что НАСА запустило проект ядерной системы под названием Kilopower. Проект состоит в разработке небольшого ядерного реактора деления менее 2 метров, способного обеспечивать мощность от одного киловатт до десяти киловатт.
Поэтому Kilopower должен обеспечивать энергию для ряда применений, например космического зонда или жилого основания на поверхности Марса. В настоящее время изучаются два прототипа: первый должен быть способен обеспечить мощность около 800 Вт, а средняя мощность используется космическим зондом. Второй прототип был бы более мощной версией, способной обеспечивать от 3000 до 10000 ватт, необходимой для небольшой базы, обитаемой на Марсе. Некоторые элементы системы, такие как диссипация радиатора, будут протестированы непосредственно на Международной космической станции (МКС).
Конструкция реактора сильно отличается от гражданского ядерного реактора и даже военных, как на подводных лодках. Преобразование тепла, создаваемого ядерными реакциями, не будет осуществляться паровой турбиной, а будет использовать двигатели Стирлинга. Эти двигатели способны управлять генератором от разности температур. Так НАСА надеется разместить три атомные электростанции в размерах чуть менее 2 метров. Использование ядерной энергии в космосе на данный момент ограничено РПГ, батареи, работающие с радиоактивностью. Реализация проекта атомной электростанции даже с очень низкой мощностью представляет собой новый вызов, потому что в 50-60-х годах программа Areva разработала ядерный космический двигатель после 20 лет исследований, но проект был оставлен тогда, когда он начал действовать.
Изображение NASA Glenn [Public domain], via Wikimedia Commons
источники
