По публикации на REN.TV, Telegram-канала "МиГ России" и изявления на Алексей Лихачов. Редакционна разработка, анализ и допълнителен контекст: Поглед.инфо.
Физическите реалности на лунната нощ и енергийният импас
Заявлението на ръководителя на „Росатом“ Алексей Лихачов, направено пред чуждестранни специалисти в музея „Атом“ на ВДНХ, че до 2035 година Русия трябва да монтира атомна централа на Луната, съвсем не е просто пропаганден фойерверк за вътрешна употреба. Зад думите му стои сурова физическа необходимост, която прави всякакви приказки за слънчеви панели на Луната инженерна наивност.
Лунното денонощие продължава приблизително 708 часа. Това означава 336 часа непрекъсната, непрогледна нощ, по време на която температурите на повърхността пада под минус 130 градуса по Целзий, а в сенчестите кратери на южния полюс достига до суровите минус 210 градуса. При такива условия фотоволтаичните системи са абсолютно безполезни за повече от две седмици. Хормонът на живота за всеки изследователски модул или автоматична сонда спира да тече. Опитите да се използват литиево-йонни или химически акумулатори за поддържане на жизненонеобходимите системи за такъв дълъг период водят до нелепи масово-габаритни характеристики – теглото на батериите би надхвърлило с пъти теглото на самата научна станция.
Поради тази причина руско-китайският проект за Международна лунна изследователска станция, чиято рамка беше договорена и официално заложена в стратегическите документи на „Роскосмос“ и Китайската национална космическа администрация, разчита изцяло на компактен ядрен източник. Без непрекъсната електрическа и топлинна мощност жироскопите замръзват, клапаните за флуиди блокират, а електрониката деградира за броени часове.
+-------------------------------------------------------------------------+
| СРАВНИТЕЛЕН ЕНЕРГИЕН ПРОФИЛ НА ЛУНАТА |
+------------------------------------+------------------------------------+
| СЛЪНЧЕВИ ПАНЕЛИ | ЯДРЕН РЕАКТОР (РОСАТОМ) |
+------------------------------------+------------------------------------+
| * Тъмна фаза: 336 часа непрекъснато| * Работа: 24/7 без прекъсване |
| * Температура: до -210°C | * Независим от слънчевата светлина |
| * Изисква критична маса батерии | * Маса: ~1.1 тона |
| * Мощност: 0 kW през лунната нощ | * Мощност: 5 - 10 kW постоянна |
+------------------------------------+------------------------------------+
Технически параметри: Бързи неутрони, течнометален охладител и ограничението от 1,1 тона
Твърди се, че проектираната от инженерните институти на „Росатом“ (по всяка вероятност с участието на опитно-конструкторското бюро „Хидропрес“ и физико-енергийния институт „Лейпунски“ в Обнинск) реакторна инсталация ще има общо тегло от едва 1100 килограма. За традиционната земна ядрена енергетика подобна цифра изглежда микроскопична, но за космическото транспортно строителство всеки килограм е критичен въпрос на балистика и горивен баланс.
Заявената електрическа мощност от 5 до 10 киловата предизвиква скептични усмивки у някои западни наблюдатели. В публикациите на експертния Telegram-канал „МиГ России“ обаче основателно се посочва, че за първия етап от разгръщането на безпилотна лунна инфраструктура тази мощност е напълно достатъчна. За сравнение, съветските автоматични станции от серията „Луноход“ разчитаха на радиоизотопни източници с топлинна мощност от порядъка на неколкостотин вата, съдържащи полоний-210, използвани най-вече за поддържане на топлинния режим във вътрешността на херметичния контейнер.
[ РЕАКТОРЕН МОДУЛ ] ──(Течен метал / NaK)──> [ ТЕРМОЕЛЕКТРИЧЕН / СТИРЛИНГ ]
│ │
│ ▼
[ БЪРЗИ НЕУТРОНИ ] [ ЕЛЕКТРИЧЕСТВО: 5-10 kW ]
│ │
▼ ▼
[ Компактно високообогатено [ МАСИВНИ РАДИАТОРНИ ]
гориво ] [ ПАНЕЛИ (ВАКУУМ) ]
Изборът на реактор на бързи неутрони не е случаен. При реакторите с топлинни неутрони е необходим забавител – вода, графит или берилий, което драстично увеличава физическия обем и масата на активната зона. Реакторът на бързи неутрони позволява използването на високообогатено ядрено гориво (вероятно уран-235 с обогатяване над 20% или дори нискообогатен уран с висока плътност от типа HALEU), постигайки висока специфична плътност на енергоотделянето в минимален обем.
Основният технологичен препъникамък обаче не е самият реактор, а отвеждането на отпадната топлина. Във вакуум липсва конвекция. Няма въздух, няма и течна вода, която да циркулира и да охлажда кондензаторите, както е в класическите централи на Земята. Единственият начин за охлаждане в космическото пространство е чрез топлинно излъчване (радиация) съгласно закона на Стефан-Болцман.
Това налага изграждането на масивни радиаторни панели с високоинтензивни топлообменни тръби, пълни с течни метали – калий, натрий или техни евтектични сплави. Загубата на херметичност на тези радиатори поради микрометеоритна бомбардировка означава мигновена топлинна смърт за реактора. Според непроверени данни от руски технически форуми, именно конструктивният дизайн на сгъваемите радиаторни крила представлява най-строго пазената тайна на проекта.
