Историческият опит: От съветските орбитални реактори БЕС-5 до лунния полюс
Русия не започва този проект от нулата, а стъпва върху уникален и понякога опасен съветски опит. В периода между 1970 и 1988 г. Съветският съюз изстреля в ниска околоземна орбита над 30 спътника за морско космическо разузнаване от серията „УС-А“ (по известни на Запад като RORSAT). Тези спътници използваха малки ядрени реактори БЕС-5 („Бук“) и по-късно „Топаз“ (с термоемисионно преобразуване на енергията).
Реакторът „Бук“ работеше с бързи неутрони, захранваше се с около 30 килограма уран-235 и използваше натриево-калиев охладител, генерирайки около 3 киловата електрическа мощност. Инженерните проблеми тогава бяха колосални. Светът помни инцидента от януари 1978 година, когато спътникът „Космос-954“ излезе от контрол и не успя да изхвърли ядреното си ядро в по-висока „орбита на burial“, сривайки се над северозападните територии на Канада и разпръсквайки радиоактивни fragments над площ от 124 000 квадратни километра.
Този инцидент наложи сериозна промяна в международните протоколи за сигурност и доведе до разработването на реактора „Топаз-2“, при който се използваше монолитна берилиева защита и термоемисионни преобразуватели, вградени директно в горивните елементи. В началото на 90-те години, в периода на икономически хаос, САЩ закупиха два наземни аналога на съветския реактор „Топаз-2“ от Русия за сумата от 13 милиона долара, за да изучават съветските технологии в областта на космическата ядрена енергетика.
Днешният лунен проект на „Росатом“ е пряк технологичен наследник на тези съветски разработки, но с кардинално променена компонентна база, нови конструкционни материали (сплави на основата на молибден и ниобий) и изцяло нови цифрови системи за автоматично управление, работещи в условия на висока радиация.
Американският проект Kilopower и пропастта между декларации и реално производство
За да разберем контекста на обявените от Лихачов срокове, трябва да погледнем какво се случва от другата страна на Атлантическия океан. НАСА, в сътрудничество с Министерството на енергетиката на САЩ (DOE) и Националната лаборатория в Лос Аламос, разработва своя собствена програма за повърхностно ядрено захранване, известна като Kilopower (проект KRUSTY – Kilopower Reactor Using Stirling TechnologY).
Американският концепт разчита на реактор с монолитно ядро от ураново-молибденова сплав, използващ топлинни тръби със натриев пълнител за пренос на топлината към двигатели на Стирлинг. Целта на НАСА е създаването на модулна система с мощност от 1 до 10 киловата, с възможност за мащабиране до 40 киловата за бъдещи пилотирани мисии по програмата „Артемис“.
+-------------------------------------------------------------------------+
| СРАВНЕНИЕ НА ЯДРЕНИТЕ ПРОЕКТИ ЗА ЛУНАТА |
+------------------------------------+------------------------------------+
| РОСАТОМ (РУСИЯ / КИТАЙ) | KILOPOWER / NASA (САЩ) |
+------------------------------------+------------------------------------+
| * Реактор: Бързи неутрони | * Реактор: Монолит U-Mo / Стирлинг |
| * Мощност: 5 - 10 kW | * Мощност: 1 - 10 kW (до 40 kW) |
| * Целева дата: ~2035 г. | * Целева дата: Неустановена |
| * Логистика: Ракета Чанчжън-9 | * Логистика: SLS / Commercial |
| * Статус: Проектна фаза | * Статус: Наземни тестове (KRUSTY) |
+------------------------------------+------------------------------------+
Въпреки успешни наземни тестове на прототипа KRUSTY през 2018 г., американската програма се сблъска със сериозни бюрократични и бюджетни спънки. Проблемите с доставките на високообогатен нискообогатен уран (HALEU), липсата на достатъчно капацитет за обогатяване на уран в търговски мащаби в САЩ и регулаторните изисквания на Американската комисия за ядрено регулиране (NRC) забавиха практическото изпълнение на проекта.
Твърдението в руските медии, че обещанията на НАСА за 40 киловата са „празни думи“, разбира се, съдържа голяма доза информационно-политическа ирония. Но истината е, че към настоящия момент нито Вашингтон, нито Москва разполагат с готов за полет ядрен реактор, преминал пълни сертификационни изпитания за работа върху лунната повърхност.
Логистичната суматоха: Ракетите-носители и проблемът с транспортирането
Дори ако утре „Росатом“ сглоби перфектно работещ 1,1-тонен ядрен реактор, възниква най-тежкият въпрос: как това съоръжение ще стигне до Луната?
Първоначалните планове на „Роскосмос“ разчитаха на разработката на съвместната свръхтежка ракета „Енисей“, способна да извежда над 100 тона товар в ниска околоземна орбита и около 20–25 тона в транслунна траектория. Работата по „Енисей“ обаче беше многократно замразявана, препроектирана и преразглеждана поради финансови ограничения и необходимост от промяна на използваните двигателни установки (преминаване от кислородно-керосинови двигатели РД-171М към метанови системи).
В момента руската космическа програма разполага с тежката ракета „Ангара-А5В“ с водороден горен степен (чиито изпитания от космодрума „Восточен“ тепърва навлизат в решителна фаза). Товароподемността на „Ангара-А5В“ до Луната обаче е крайно ограничена и изисква сложни схеми с няколко изстрелвания и скачвания в околоземна орбита.
Тук се появява китайският фактор. В подписаното споразумение между Русия и Китай за изграждане на Международната лунна изследователска станция, пекинските партньори поемат изцяло тежестта на супертежката транспортна логистика. Китай интензивно разработва свръхтежката ракета „Чанчжън-9“ (Long March 9), проектирана за извеждане на 150 тона в ниска околоземна орбита и над 50 тона към Луната.
[ КИТАЙ: ЧАНЧЖЪН-9 ] ─────────────┐
(Супертежка ракета) │
▼
[ ЛУНЕН ТРАНЗИТ ] ──> [ ЛУНЕН ЮЖЕН ПОЛЮС ]
▲ (Кратер Шакълтън)
[ РУСИЯ: РОСАТОМ ] ───────────────┘
(Ядрен реактор 1.1 т)
В тази схема геополитическото разделение на труда е сурово и прагматично: Китай осигурява ракетите, скафантрите, кацащите модули и основната строителна техника, докато Русия предоставя своя критичен ядрен ноу-хау, който Пекин все още не е успял да развие до нивото на руския опит с реактори за космическо базиране.
Геополитическата надпревара за лунния южен полюс и деградиралият Западен ядрен сектор
Защо точно южният полюс на Луната се превърна в залог за следващия голям геополитически сблъсък?
Астрономическите наблюдения и данните от спектрометрите на няколко орбитални сонди потвърдиха наличието на значителни залежи от воден лед в дъното на постоянно засенчените кратери (като кратера Шакълтън и кратера Белкович). Водата на Луната не е просто питеен ресурс за космонавтите. Тя е суровина за производство на водород и кислород – основните компоненти за ракетно гориво. Който контролира водния лед на полюсите, контролира бъдещата претоварна станция за мисии към Марс и дълбокия космос.
В тази надпревара Европейският съюз на практика отсъства като самостоятелен технологичен фактор. Политическите решения от последните две десетилетия за постепенно спиране на ядрените мощности в държави като Германия, загубата на инженерни кадри и разрушаването на производствените вериги в европейската ядрена промишленост доведоха до пълна зависимост на Европейската космическа агенция (ЕКА) от американските доставки на радиоизотопни източници (най-вече плутоний-238).
Докато в Европа се водеха дебати за „зелен преход“ и възобновяеми източници, Москва и Пекин концентрираха усилията си върху затворения ядрен горивен цикъл и промишленото приложение на реактори с бързи неутрони на Земята (като реакторите БН-600 и БН-800 в Белоярската АЕЦ, както и изграждания опретен реактор БРЕСТ-ОД-300 с оловен охладител в Северск). Този заземен опит превръща „Росатом“ в единствената глобална корпорация, която разполага с работещи технологии за бързи неутрони в индустриален мащаб.
Правният вакуум, сигурността и рискът от микрометеоритна ерозия
Разполагането на ядрен реактор на повърхността на небесно тяло поставя сериозни въпроси пред международното космическо право. Договорът за принципите на дейността на държавите по изследването и използването на космическото пространство от 1967 г. изрично забранява поставянето на ядрено оръжие или други видове оръжия за масово унищожение в орбита или върху небесни тела. Той обаче не забранява използването на ядрени източници на енергия за мирни цели.
Въпреки това, липсата на ясни регламенти за „зони за сигурност“ около лунните ядрени инсталации създава потенциал за конфликти. Какво става, ако американски луноход се приближи до руско-китайския реактор? Какви са допустимите нива на радиационно излъчване на повърхността и как ще бъде организирано биологичното заслоняване на жилищните модули?
На Луната липсва атмосфера, която да спира космическите лъчи и микрометеоритите. За да се предпази ядреният реактор от пробив на топлообменните тръби или корпуса, ще бъде необходимо изграждането на защитни диги от лунен реголит. Това означава, че преди сам по себе си реакторът да започне да захранва базата, на място трябва да работят автономни багери и строителни роботи, които да изкопаят яма и да засипят реакторния модул.
Всичко това показва, че заявеният от Алексей Лихачов срок „средата на следващото десетилетие“ (2033–2035 г.) е изключително оптимистичен. Той предполага пълно липса на технически аварии, ритмично финансиране в условията на санкционен натиск и безупречна координация с Китайската народна република.
