Китайские ученые создали прототип ядерного двигателя космического корабля для полетов на Марс
Благодаря таким характеристикам ядерного двигателя путь до Марса займет примерно три месяца, тогда как полет до Красной планеты на Starship Илона Маска рассчитан на семь месяцев.
Реактор мощностью 1,5 мегаватта проходит первые наземные испытания на фоне глобальной гонки за лидерство в космосе.
Сотрудничество с 10 научно-исследовательских институтов и университетов по всему Китаю позволило добиться значительных успехов в подготовке к межпланетным путешествиям благодаря разработке технологии ядерного 
деления, которая обеспечит широкомасштабное исследование Марса.
деления, которая обеспечит широкомасштабное исследование Марса.
В статье, опубликованной в журнале Scientia Sinica Technologica Китайской академии наук, исследовательская группа сообщила, что ее прототип системы ядерного реактора с литиевым охлаждением прошел первоначальные наземные испытания.
Результаты подтвердили некоторые ключевые технологические решения, изобретенные китайскими учеными и инженерами для уменьшения реактора мегаваттного класса – в семь раз более мощного, чем конкурирующая система, строящаяся НАСА, – до беспрецедентных размеров, говорят они.
При полном развертывании в космосе реактор мощностью 1,5 МВт может возвышаться на высоту 20-этажного здания. Но на земле он аккуратно складывается в объем размером с контейнер и весом менее восьми тонн.
Конструкция делает реакторную систему «легкой для загрузки и запуска с помощью ракеты», отмечают исследователи. Реактор также сможет поддерживать стабильную работу энергосистем в суровых условиях космоса в течение длительного периода времени.
Мощный источник энергии сделает возможным строительство крупномасштабного транспорта как для пилотируемых, так и для грузовых космических полетов, открывая путь для исследования Китаем Луны и Марса.
По оценкам ученых, космический корабль с ядерной установкой сможет совершить полет туда и обратно между Землей и Марсом всего за три месяца в каждую сторону. Эта технология будет иметь жизненно важное значение для межпланетных миссий.
А космическим кораблям, работающим на ископаемом топливе, например, звездолету, разрабатываемому американской компанией SpaceX, может потребоваться не менее семи месяцев, чтобы достичь Марса.
Китайский реактор будет производить температуру до 2329 градусов по Фаренгейту (1276 градусов по Цельсию), достигаемую за счет деления уранового топлива. Эта температура намного выше той, которую могут достичь большинство коммерческих атомных электростанций.
Сильное тепло заставит жидкие формы инертных элементов гелия и ксенона расшириться в газы, которые затем будут использоваться для привода генератора. По словам исследователей, эта цепная реакция приведет к образованию быстрых нейтронов, которые смогут обеспечить эффективное и непрерывное энергоснабжение в течение как минимум 10 лет.
Секрет в литиевом охлаждении
Жидкий литий благодаря своей высокой теплопроводности и малому весу является идеальным теплоносителем для реактора и залогом его небольших размеров.
Традиционно теплообменник и радиационная защита занимают значительное пространство в конструкциях реакторов, но китайские инженеры разработали технологию, которая объединяет эти два компонента в один.
Теплообменник реактора изготовлен из вольфрамового сплава, что позволяет добиться эффективного теплообмена в контуре, блокируя при этом вредное излучение. Другие новые технологии включают материалы, устойчивые к высокотемпературной коррозии.
Китай намерен возглавить гонку космических путешествий на ядерной энергии
Starship занимает центральное место в планах НАСА по высадке астронавтов на Луну в конце этого десятилетия, а также в надеждах генерального директора SpaceX Илона Маска на колонизацию Марса, но даже путешествие в один конец на Красную планету потребует масштабной системы жизнеобеспечения.
Программа НАСА «Артемида» планирует отправить ядерный реактор на Луну и использовать аналогичную технологию для создания флота космических кораблей для освоения Марас. Европейский Союз инициировал три амбициозных проекта по развитию космических технологий, связанных с ядерной тематикой. Илон Маск заявил, что ракета Starship может быть готова к беспилотной миссии на Марс в течение 4 лет. А Россия возобновила свой проект создания космического корабля с ядерной силовой установкой. В прошлом месяце правительство США выразило обеспокоенность попытками России вывести платформу на низкую околоземную орбиту.
И СССР, и США отправили в космос реакторы малой мощности во времена холодной войны. Реакторы США были способны достигать максимальной мощности в диапазоне сотен ватт, тогда как устройства Советского Союза достигали мощности на уровне киловатт.
Ожидается, что проектные работы над ядерным реактором НАСА мощностью 20 киловатт, который строят Lockheed Martin, Westinghouse и частная стартап-компания IX, будут завершены к 2025 году. Космическое агентство США надеется отправить это устройство на Луну в ближайшее время, в 2030-е годы.
Китай и его партнер по исследованию Луны Россия обсуждают возможность строительства атомной электростанции на Луне, сообщило Российское космическое агентство Роскосмос ранее в этом месяце. По данным Роскосмоса, китайско-российский ядерный реактор может быть запущен в период между 2033 и 2035 годами.
Потребность Китая в энергии ядерного деления, вероятно, значительно вырастет примерно к 2035 году, и еще многое предстоит сделать, включая практическую летную проверку технологий и оборудования на борту орбитальной станции Тяньгун и других космических кораблей.
Ключевым направлением дальнейших исследований и разработок ученых станет безопасность ядерных реакторов во время запуска и эксплуатации с обязательным требованием отсутствия риска ядерного взрыва, даже если реактор упадет обратно на Землю.
Команда проекта также планирует применить искусственный интеллект для долгосрочной беспилотной эксплуатации космических реакторов, используя технологию для автоматической диагностики и устранения любых неисправностей.
Ядерные реакторы могли бы также поддержать другую космическую деятельность Китая, включая его запланированную пилотируемую миссию на Луну и амбиции играть ведущую роль в межпланетных исследованиях.
Китай планирует начать миссии по исследованию дальнего космоса, такие как пилотируемое исследование Луны, исследование астероидов, полеты над Юпитером и исследование границ Солнечной системы. Космические реакторы будут иметь решающее значение в этих начинаниях.
Хотя между Китаем, США и Россией все еще существует разрыв в научно-исследовательской базе космических реакторов, исследователи заявили, что, по их мнению, они смогут продемонстрировать применение этой технологии на более раннем этапе, чем конкуренты, благодаря скоординированным действиям.
На снимке: экспериментальный китайский космический ядерный реактор с литиевым охлаждением под табличкой с надписью «Инновации или гибель. Никаких оправданий». Фото: Китайская академия наук
Герман Плиев, Energyland.info
Ракета Starship занимает центральное место в планах НАСА по высадке астронавтов на Луну в конце этого десятилетия, а также в надеждах генерального директора SpaceX Илона Маска на колонизацию Марса, но даже путешествие в один конец на Красную планету потребует масштабной системы жизнеобеспечения.