США активно наращивают свои военные возможности в космосе: в последние сутки они заявили, что уже развернули там орбитальное оружие. Но достаточно мощные военные системы неизбежно требуют много энергии, которую солнечные батареи могут предоставить не всегда. Например, крупный спутник в тени Земли не получает энергии от Солнца, а аккумуляторы у него могут быть недостаточных объемов.
Это создает естественную заинтересованность военных в атомных реакторах. Но для космических условий типовые наземные реакторы не подходят: слишком тяжелые и громоздкие. Теперь американские военные сообщили о выделении 161 миллиона долларов (в виде контракта) частной компании Antares. Она разрабатывает конструкции с довольно необычным сочетанием черт.
С одной стороны, она строит реактор Mark-1 для энергообеспечения военных баз на Земле. Он использует топливо в виде сфер в керамической оболочке. Под оболочкой в них идет графит, под ним — оксид урана. Охлаждение активной зоны обеспечивают так называемые натриевые тепловые трубки. Это металлические трубки, внутри которых циркулирует натрий, который сначала испаряется до газообразного состояния, а потом конденсируется в жидкое. За счет своей огромной теплопроводности и большого количества тепла, уходящего на процесс испарения, натрий эффективно передает тепло азоту второго контура. Нагретый азот под давлением затем крутит газовую турбину закрытого цикла.
Эта схема принципиально легче и проще равных по мощности водо-водяных реакторов, доминирующих в гражданской энергетике. В ней нет типичных для АЭС паровых турбин, с их большими размерами и зависимостью от воды. Первый такой реактор должен запитать американскую военную базу уже в 2027 году. В июне этого года демонстрационный реактор этого типа, Mark-0, уже запустили в одной из лабораторий Минэнерго США. Так Antares, еще недавно «бумажный» стартап, стал одной из первых компаний мира и США, запустившей продвинутый реактор подобной конструкции в 2020-х.
По новому контракту ей предстоит не только продемонстрировать работоспособность своего космического реактора на Земле, но и интегрировать его в космический аппарат. Компания не планирует делать реактор для космоса «с нуля». Вместо этого она адаптирует для реактора R1-S технологию Mark-1 с некоторыми изменениями. Конкретики о том, как именно будет изменена технология наземного прототипа для космических целей, пока нет. Очевидно, что закрытый газотурбинный цикл на азоте для космических условий неоптимален. Не исключено, что планируется использовать более тяжелый газ, типа ксенона.
Несмотря на успех Antares с Mark-0, задача реализации реактора в космосе остается непростой. Отвод тепла от него сделать по-настоящему сложно, нужны надежные радиаторы. Сам газотурбинный принцип преобразования энергии в космических условиях не реализовал пока никто в мире. Поэтому не исключено, что и Antares сперва использует термоэлектрические генераторы, работающие на разнице температур между активной зоной и окружающей средой. Подобные уже применяли многие ядерные космические реакторы СССР.
На сегодня в мире нет ни одной страны с ядерными реакторами в космосе. Если военные США реализуют свои планы в полном объеме, они станут первыми, кто смог этого добиться в XXI веке. Основатель и глава Antares не скрывает: «Распад ядра откроет [США в космосе] стратегические возможности, недостижимые сегодня».