NASA объявило о начале новой стадии конкурса на разработку ядерного ракетного двигателя

Andrii Kliachkin

Новини

NASA вместе с Министерством энергетики США ведут инициативу по разработке ядерной силовой установки для космических аппаратов — более эффективной альтернативы химическим двигателям, которая сможет значительно облегчить исследование Марса и других планет Солнечной системы. Агентство заключит контракты на разработку ЯРД с тремя частными компаниями.

3127

NASA разом з Міністерством енергетики США ведуть ініціативу з розробки ядерної силової установки для космічних апаратів — більш ефективної альтернативи хімічним двигунам, що зможе значно полегшити дослідження Марсу та інших планет Сонячної системи.

Концепт космічного апарату з ядерним ракетним двигуном.
Credit: NASA

У пресрелізі від 13-го липня стверджується, що Агенція через Національну лабораторію Айдахо (Idaho National Laboratory, INL) укладе контракт з трьома приватними компаніями по п’ять мільйонів доларів кожен. Компаніям дадуть 12 місяців на розробку концепту ядерного реактора для майбутнього двигуна, після чого INL оцінить результати та надасть NASA свої рекомендації.

“Завдяки спільній праці уряду та приватних компаній, США просуває вперед розробку ядерних космічних силових установок, — каже помічник адміністратора Відділу космічних технологій NASA Джим Рейтер. — Ці контракти — важливий крок до реальних реакторних установок, що одного дня відправлять нас до нових дивовижних відкриттів”.

Компанії, які було обрано NASA та Міністерством енергетики:

  • BWX Technologies, Inc з Вірджинії. Розробка проходитиме у партнерстві з Lockheed Martin;
  • General Atomics Electromagnetic Systems of San Diego — їм допоможуть X-energy LLC та Aerojet Rocketdyne;
  • Ultra Safe Nuclear Technologies of Seattle — разом з Ultra Safe Nuclear Corporation, Blue Origin, General Electric Hitachi Nuclear Energy, General Electric Research, Framatome і Materion.

За словами NASA, як паливо реактори використовуватимуть високопробний низькозбагачений уран.

Ядерну енергію давно вже використовують у космосі, проте не в таких двигунах. Ровери Curiosity та Perseverance, а також апарати Voyager 1 та 2 енергією забезпечує РІТЕГ — радіоізотопний термоелектричний генератор. На відміну від ядерних силових установок, де паливо, що нагрівається до надвисоких температур за допомогою реактора, викидається з сопла і створює реактивну тягу, в РІТЕГах тепло від ядерних реакцій перетворюється напряму на електроенергію.

Водночас з розробкою двигунів, на яких людство дістанеться Марса, NASA працює над ядерним джерелом енергії для використання на поверхні Червоної планети. Роботу над цим проєктом також планують віддати у руки Міненергетики та IDL, що організують конкурс серед приватних представників галузі на розробку системи потужністю в 10 кіловатів. Переможців згодом планують протестувати на поверхні Місяця.

Про історію та напрацювання однієї з компаній, що бере участь в ініціативі, X-energy, є стаття у нас на сайті (російською).

Також є матеріал (російською) про будову РІТЕГ та їх переваги над ядерними реакторами.

Більше про інноваційні розробки NASA можна прочитати у відповідному розділі офіційного сайту.

Джерело: NASA

60 коментарів

Розгорнути всі

Будь ласка, у свій профіль, щоб коментувати пости, робити закладки та оцінювати інших користувачів. Це займає всього два кліки.

Лип 15, 2021 14:32

По словам NASA, детища компаний будут использовать в качестве топлива низкообогащённый уран.Это ставит крест на возможности использования данных разработок в реальных космических полётах.
В качестве топлива в ядерных реакторах используется лишь высокообогащенный уран-235.(c) Принципы, касающиеся использования ядерных источников энергии в космическом пространстве

Мне неизвестны достоверные причины такого ограничения, но как физик-ядерщик могу предположить, что они связаны с безопасностью отработанного топлива: если мы используем почти чистый уран-235, то отработанное топливо состоит из него же (а уран-235 имеет очень низкую радиационную опасность) и осколков деления, которые хоть и обладают огромной радиационной опасностью изначально, но быстро распадаются, а потому уже через тысячу лет отработанное топливо становится почти полностью безопасным. Если же мы используем низкообогащённый или, тем более, природный уран, то в отработанном топливе содержится огромное количество плутония (смесь самых разных его изотопов), америция и прочих трансуранов. Такое отработанное топливо сохраняет опасность уже сотни тысяч лет.
Мы можем более или менее достоверно предсказать траекторию движения космического аппарата на тысячу лет вперёд. По крайней мере предсказать, упадёт он на Землю за это время или нет. Если же речь идёт о сотнях тысяч лет, то такой прогноз уже невозможен, а потому нельзя гарантировать безопасность запущенного сейчас аппарата для будущих поколений.
Если аппарат, допустим, летит в один конец на Юпитер, и там по прилёту сбрасывается на планету, то безопасность, казалось бы, гарантирована. Но на самом деле аппарат может сломаться ещё до того, как долетит до Юпитера, и остаться на эллиптической орбите вокруг Солнца, пересекающей орбиту Земли… Поэтому применение в космосе урана низкого обогащения в любом случае опасно, и ООН его запрещает.

Лип 15, 2021 15:06

Абсолютно ничтожная вероятность падения такого апарата на Землю. Особенно с учётом будущих систем отслеживания опасных объектов.

Лип 15, 2021 20:55
  1. не имеет значения низкая она там или высокая, значение имеет то, что ООН считает её недопустимой и запрещает такое.
  2. как системы отслеживания могут предотвратить падение?.. Они только сообщат, что оно будет.
Лип 17, 2021 08:53

Диназовры то же сомневались ввероятности падения астероида :)))))))))

Лип 15, 2021 15:08

Блю Ориджин в списке. Они постоянно участвуют в стрёмных проектах, которые получаются тупиковыми. Это так, к слову, к списку разработчиков.

Лип 15, 2021 15:17

На сайте НАСА сказано:
“the reactor is a critical component of a nuclear thermal engine, which would utilize high-assay low-enriched uranium fuel.”

Мне сложно судить, просто ради любопытства – это то же самое что и просто “низкообогащённый уран”? HALEU минэнерго США расшифровывает как:
“a fuel that isn’t yet available at a commercial scale… HALEU is enriched between 5% and 20%”

Лип 15, 2021 20:59

Есть формальная граница в 20% обогащения, ниже которой уран считается низкообогащённым. Однако между 3% и 15% обогащения есть существенная разница… Поэтому добавили дополнительную градацию “high-assay”, обозначающую 5-20%.

Лип 15, 2021 15:27

Там речь о высокопробном низкообогащённом уране (HALEU, уже поправили в статье), однако, как я понимаю, это мало меняет дело?
Спасибо M. Rozum, что заметил.

Лип 15, 2021 21:19
  1. если брать сугубо формальный подход, то да, он всё равно “низкообогащённый”, а Принципы требуют “высокообогащённый”.
  2. если подходить разумно, и если я прав, что причины такого ограничения именно в радиационной безопасности, то тем более дело меняется не сильно, т.к. для “чистоты” отработанного топлива нужно использовать уран оружейного качества, от 85% обогащения и выше. SNAP-10A использовал 93% обогащение, советские реакторы Бук и Топаз – 90%. В “Енисее” хотели 96% использовать.
    Разумеется, стоит понимать, что разработки велись разные, прорабатывались альтернативные виды топлива, даже плутоний-239 в чистом виде (что делало бы топливо крайне опасным ещё до активации реактора). Но мы хорошо знаем, что все эти проекты в итоге закончились ничем…
    Я очень рассчитывал, что сейчас NASA серьёзно возьмутся за ЯРД, но мизерное (по меркам NASA, мне-то такого на 15 лет активной работы хватило бы) финансирование и применение противоречащего документам ООН топлива, увы, заставляют предположить, что и этот проект ничем не закончится.
Лип 16, 2021 00:55

А нельзя сбросить его на Солнце, замедлив для этого его скорость на орбите?

Лип 16, 2021 01:19

Как минимум это куда сложнее, чем сбросить на Юпитер…

Лип 16, 2021 07:35

проще на Венеру сбросить…

Лип 15, 2021 14:49

Зашевилились наконец-то в этом направлении. Давно пора.

Лип 15, 2021 15:11

Именно межорбитальные корабли оснащённые ЯРД станут рабочей лошадкой на межпланетных маршрутах.
Ну, или как вариант можно просто стыковать ядерный бустер к кораблю класса Старшип.

Лип 17, 2021 09:12

а там Варп перход или Гипре-скачок из точки А и точку В ?????

Лип 19, 2021 20:11

Ничего не понял.

Лип 15, 2021 15:42

Головне – гарантоване подальше виведення з робочої орбіти. Коли строк експлуатації завершиться.
Щоб не було, як за часів сесесера. Коли їх супутник з РІТЕГом впав та забруднив частину Канади

Лип 15, 2021 17:10

Ледаще за такої спекоти вивчати першоджерело, тому питаю тих, хто в темі. Робочим тілом двигуна що буде? Саме-таки ядерне пальне, що триматиме ланцюгову реакцію?

Лип 15, 2021 18:37

Ни в коем случае. Общий принцип – пропускать через активную зону стороннее рабочее тело. Если не ошибаюсь идеальный вариант с точки зрения импульса -водород. Но объём и температура хранения в жидком виде сильно портят жизнь.

Лип 15, 2021 19:19

Ну двигуни на продуктах ділення в АЦ розглядалися. Здається, пан Єгоров давав статтю. Тому й цікавить уточнення

Лип 16, 2021 12:50

На “Хабре” писали, что рабочим телом будет водород.

Лип 17, 2021 11:43

і знов проблема зі зберіганням водню

Лип 15, 2021 18:18

Водночас з розробкою двигунів, на яких людство дістанеться Марса, NASA працює над ядерним джерелом енергії для використання на поверхні Червоної планети
KiloPower ?

Лип 15, 2021 22:14

Крутая новость. Ядерная энергия в космосе принесёт немало пользы однозначно. И интересно узнать хотя бы примерные сроки, когда мы увидим прототип на орбите. Роскосмос со своей ЯЭДУ давно возится тоже. Будет крутой век космических технологий.

Лип 17, 2021 12:46

Буревесник тоже рванул не слабо……….

Лип 18, 2021 14:36

не будет этого. У нас уже есть более эффективный способ получения энергии, основанный на столкновении двух плазменных колец с током и массой микрограммы.