Содержание:
В августе 2025 года исполняющий обязанности главы NASA Шон Даффи поручил агентству ускорить доставку на Луну ядерного реактора, который планируют запустить в начале 2030 года. Его разработка ведется в рамках проекта Fission Surface Power (условно можно перевести как «Поверхностная ядерная энергетика») — программы NASA по созданию постоянных источников энергии на поверхности спутника. Реактор мощностью 100 кВт должен обеспечивать электричеством будущий исследовательский поселок на Луне.
NASA уже несколько лет работает над проектом высадки на Луну. И постройка ядерного реактора — закономерное продолжение этой миссии.
Проект Artemis
Artemis («Артемида») — это запущенная в 2017 году поэтапная программа NASA для повторной высадки на Луну и постоянного присутствия на ее поверхности.
- Artemis I представлял собой беспилотный полет, в котором NASA протестировало ракету-носитель Space Launch System и космический корабль Orion. Запуск состоялся 16 ноября 2022 года.
- В рамках Artemis II планируется пилотируемый полет. На борту корабля Orion полетят четыре астронавта, которые совершат облет Луны, но не будут на нее высаживаться. Первоначально запуск был запланирован между 2019 и 2021 годами, но несколько раз переносился и сейчас назначен на февраль 2026 года.
- Artemis III станет первой с 1972 года пилотируемой высадкой человека на Луну. Согласно текущему графику, миссия запланирована на середину 2027 года, при условии успешного завершения предыдущих этапов и готовности посадочной системы HLS Starship от компании SpaceX. Астронавты высадятся вблизи южного полюса спутника, где предполагается создание постоянной лунной базы.
- Дальнейшие миссии программы запланированы на 2027–2031 годы и направлены на строительство базового лагеря на поверхности Луны. Он будет использоваться как опорная площадка для изучения Солнечной системы.
Для работы лунной базы и систем жизнеобеспечения требуется постоянный источник энергии. Поэтому в программу «Артемида» был интегрирован проект ядерного реактора, способного обеспечивать электричеством лунные миссии. В 2022 году NASA совместно с частными компаниями разрабатывало прототипы реактора мощностью 40 кВт. Но когда Китай объявил, что собирается построить ядерную электростанцию на Луне, планы американцев изменились. Теперь в разработке находится малый модульный реактор на 100 кВт массой менее 15 т. Планируется, что он будет запущен на Луне в 2030 году и проработает в течение 10 лет: первый год будет демонстрационным, а следующие девять — полноценным эксплуатационным циклом.
Почему именно ядерный реактор
Космические аппараты, вращающиеся вокруг Земли, обычно питаются от солнечных батарей. Однако для длительного использования в программе NASA они не подходят. Из-за медленного вращения спутника вокруг Земли (одна лунная ночь длится около двух земных недель) солнечные батареи бесполезны. Вдобавок NASA планирует осваивать Южный полюс Луны, куда солнечный свет почти не проникает. В таких условиях только ядерная установка может обеспечить стабильную подачу электроэнергии.
Идея использовать атомнкую энергию в космосе не нова. Космические аппараты оснащались радиоизотопными источниками питания еще с 1960-х. Эти устройства за счет естественного распада радиоактивного материала вырабатывали тепло, которое преобразовывалось в электричество. В 1961 году был запущен радиоизотопный генератор SNAP-3B, установленный на спутнике США Transit IV-A. Он содержал 96 г плутония-238 и производил 2,7 Вт электроэнергии — достаточно, чтобы зажечь светодиодную лампу. А в 1965 году вышел на орбиту спутник СССР «Космос-84» с генератором на основе полония-210 на борту, который производил 20 Вт энергии.
Зачем нужен реактор
В официальных документах NASA ставит перед проектом такие задачи, как «установление американского лидерства и стратегического присутствия на Луне, расширение глобального экономического влияния Соединенных Штатов, развитие коммерческого и международного партнерства, а также стимулирование интереса молодежи к изучению науки и математики». Но исполняющий обязанности главы агентства говорит, что США «участвует в гонке до Луны с Китаем». Первая страна, разместившая ядерный реактор на спутнике Земли, будет иметь преимущество в использовании лунных территорий. Хотя Договор о космосе 1967 года запрещает территориальные притязания на Луну, государства, создающие базы, фактически получают возможность регулировать посещения и устанавливать зоны ограниченного доступа.
Проект преследует научные и промышленные цели. Создание инфраструктуры, позволяющей человеку долгое время находиться на Луне, проложит путь к длительным экспедициям на Марс. А в будущем возможна и добыча полезных ископаемых на спутнике. Лунный грунт богат гелием-3 — редким и ценным для ядерной энергетики изотопом. Также на Луне обнаружены кремний, алюминий и железо.
В чем сложность
Строительство любого ядерного реактора — амбициозная задача, но размещение его на Луне ставит специфические препятствия.
Где расположить реактор
Использование местных ресурсов упростило бы работу и ядерного реактора, и предполагаемой лунной базы. Чем больше материалов будет найдено и создано на месте, тем меньше груза придется доставлять с Земли. Поэтому для размещения реактора выбран Южный полюс Луны — область, где по данным NASA, можно найти воду.
В 1990-х космические аппараты впервые обнаружили на Северном и Южном полюсах Луны темные кратеры, дна которых не достигает солнечный свет. Ученые предположили, что в них может находиться вода в виде льда, и в 2009 году это предположение подтвердилось.
Реактор должен располагаться вблизи доступных, извлекаемых и поддающихся переработке залежей водяного льда. Однако точной карты с расположением воды на Луне еще нет. NASA только предстоит собрать эти данные с помощью луноходов.
Как обеспечить безопасность
Безопасность реактора во время доставки и эксплуатации — еще одна задача, стоящая перед NASA. При посадке космические аппараты создают мощные потоки газов, которые поднимают в воздух облака реголита — мелких камней и пыли, которые покрывают поверхность луны. Такой поток пыли движется с огромной скоростью и может повредить находящееся рядом оборудование. Например, во время посадки «Аполлона-12» в 1969 году пылевой шлейф повредил близлежащий аппарат «Сервейер-3» и вызвал коррозию его поверхностей.
Избежать повреждений от реголита можно, если расположить реактор за естественными препятствиями, например, валунами или кромкой кратера. Другое решение — посадка кораблей за лунным горизонтом, на расстоянии в 2,4 км.
Существует еще риск лунотрясений и метеоритных ударов. Вероятность значительных повреждений от них невелика, но конструкция реактора должна учитывать и эти факторы. Так как на Луне нет атмосферы, способной распространять радиоактивные вещества, риски экологических последствий аварии снижаются.
Самым высоким считается риск аварии ракеты при запуске. Если она взорвется или упадет на Землю, радиоактивные материалы могут рассеяться в атмосфере. Поэтому реактор отправится в космос в неактивном состоянии. После выхода на орбиту он будет неактивен до достижения безопасной высоты — около 1000 км над Землей — и введен в работу уже после посадки на Луну.
На поверхности спутника безопасность должны обеспечить автономные системы управления. Реактор нужно спроектировать так, чтобы он автоматически отключался при любых нештатных ситуациях, в том числе при сейсмических колебаниях лунной поверхности. Так же работают атомные электростанции и на Земле: при землетрясении реактор аварийно отключается.
Как поместить реактор на космический корабль
Реактор должен соответствовать строгим ограничениям массы и габаритов. Первоначальные требования NASA предполагали, что установка мощностью 40 кВт должна весить менее 6 т и помещаться в одну ракету-носитель. Однако ни одна из компаний, разрабатывавших прототипы — Lockheed Martin, Westinghouse и консорциум Intuitive Machines с X-energy — не смогла уложиться в этот предел. По оценке экспертов, масса такой системы составит около 9–10 т, а реактора мощностью 100 кВт — еще больше. Это связано не столько с самим ядерным модулем, сколько с необходимостью установить дополнительные системы радиационной защиты и преобразования тепла в электричество.
Новый 100-киловаттный реактор должен весить не более 15 т, но сегодня кораблей с такой грузоподъемностью не существует. NASA рассчитывает на постройку тяжелых посадочных модулей частными компаниями: SpaceX работает над кораблем Starship, а Blue Origin — над классом посадочных модулей Blue Moon. Ожидается, что когда эти корабли будут завершены, они смогут доставить реактор на Луну.
Как будет работать реактор
По словам специалистов, ядерные реакторы на Луне работают практически так же, как и на Земле. Управляемая ядерная реакция в урановом топливе используется для выработки тепла, которое может быть использовано для производства электроэнергии.
Главное отличие заключается в условиях эксплуатации. На Земле реакторы обычно охлаждаются водой, которая отводит избыточное тепло в атмосферу или водоемы. На Луне же нет ни атмосферы, ни воды, поэтому тепло от реактора необходимо будет рассеивать прямо в космос с помощью мощных радиаторов.
Наконец, реактор должен быть приспособлен к резким колебаниям температур. На экваторе Луны температура колеблется от −130 °C ночью до 120 °C днем.
Что делать с отходами
После завершения работы реактора остается отработанное топливо, содержащее радиоактивные продукты деления, значительно более опасные, чем исходный уран. Их возвращение на Землю связано с высоким риском: в случае аварии при входе в атмосферу радиоактивные материалы могут распылиться по обширной территории. Исторический пример — инцидент с советским спутником «Космос-954» в 1978 году, когда при падении аппарата радиоактивные обломки рассеялись над Канадой.
Поэтому специалисты рассматривают альтернативу — безопасное хранение отходов прямо на Луне. Радиоактивные материалы можно изолировать в герметичных контейнерах и разместить в специальных защитных хранилищах, удаленных от будущих лунных баз и зон посадки.
Кто еще собирается на Луну
В апреле 2025 года Китай представил проект строительства лунной АЭС. Она может обеспечить энергией будущую Международную лунную исследовательскую станцию после 2030 года — совместную космическую базу Пекина и Москвы.
Российские специалисты также предложили свой концепт лунной атомной станции в приполярном кратере Пири. Проект предполагает использование 3D-печати и местных материалов. До 2036 года планируется провести семь лунных миссий.
Интерес к лунной энергетике проявляют и европейские исследователи. ENEA (Национальное агентство Италии по новым технологиям, энергетике и устойчивому экономическому развитию) совместно с производителем спутников Thales Alenia Space Italy и Департаментом энергетики Миланского политехнического университета работает над проектом Selene. Его цель — с помощью ядерного реактора обеспечить энергией научные исследования на Луне и будущие полеты на Марс.
➤ Подписывайтесь на телеграм-канал «РБК Трендов» — будьте в курсе последних тенденций в науке, бизнесе, обществе и технологиях.