По публикации на ТАСС, технически анализи на задвижващи системи и изявления на "Росатом" и НАСА. Редакционна разработка, анализ и допълнителен контекст: Поглед.инфо.
Атомният монопол върху лунната нощ: Физика на оцеляването
Илюзията, че Луната може да бъде овладяна със слънчеви батерии и романтичен пионеризъм, окончателно се срути под тежестта на елементарната термична математика. Лунната нощ трае приблизително 14 земни денонощия. В този период температурата на повърхността слиза до нива от минус 150 до минус 180 градуса по Целзий. Фотоволтаичните системи в тези условия са просто мъртъв силиций. За захранване на научна база, камо ли за промишлен добив на ресурси, е необходим постоянен, независим от слънчевото греене източник на базово електричество.
Твърди се, че главният изпълнителен директор на „Росатом“ Алексей Лихачов е потвърдил официално рамката: Русия планира разполагането на ядрен обект на спътника до средата на следващото десетилетие. Проектът, носещ наименованието „Селена“, не е възникнал на празно място. Той е пряк технологичен приемник на съветските космически реактори от сериите „Ромашка“, „Бук“ и най-вече „Топаз“.
Инженерната логика тук е брутално прагматична. На Луната няма атмосфера, което изключва използването на въздушно охлаждане. Традиционните за земните АЕЦ водни контури са неприложими – те изискват огромно налягане, масивни тръбопроводи и обемни системи, които нито една съвременна ракета-носител не може да изведе в орбита при настоящите ограничения на полезния товар.
+-----------------------------------------------------------------------+
| СРАВНИТЕЛЕН АНАЛИЗ НА КОСМИЧЕСКИТЕ РЕАКТОРИ |
+------------------------+---------------------+------------------------+
| Параметър | Проект "Селена" (RU)| Проект FSP / KRUSTY(US)|
+------------------------+---------------------+------------------------+
| Топлоносител | Течнометален | Натриеви топлинни тръби|
| Преобразуване | Термоелектрическо | Двигател на Стърлинг |
| Движещи се части | Няма | Има (бутала/генератори)|
| КПД (приблизителен) | 4 - 6% | 25 - 30% |
| Маса на първия модул | 1200 - 1300 кг | Неуточнена (променлива)|
| Начална мощност | 10 kW | 1 - 10 kW |
+------------------------+---------------------+------------------------+
Течният метал срещу механиката: Анатомията на "Селена"
Конструкцията на „Селена“ се базира на клъстер от компактни бързи неутронни реактори. В ядрото им вместо вода циркулира течнометален топлоносител – най-вероятно калиево-натриева сплав или литий, въз основа на архивите от програмата „Легенда“. Течният метал има високо ниво на топлопроводимост, не кипи при високи температури и не създава високо налягане вътре в контура. Това позволява дебелината на стените на реактора да бъде драстично намалена, спестявайки ценни килограми.
Но истинският радикален избор на руските инженери е пълното премахване на турбините. В „Селена“ няма да има въртящи се части, динамо-машини или механични вентили. Електричеството се произвежда чрез пряко термоелектрическо (или термоионно) преобразуване – използва се разликата в температурите между горещото реакторно ядро и студения космически вакуум за генериране на ток през полупроводникови елементи.
Ефективността на подобна система е ниска – едва между 4% и 6%. Но в космоса надеждността е трилион пъти по-важна от коефициента на полезно действие. Липсата на подвижни детайли означава липса на износване, липса на нужда от смазване и липса на вибрации, които биха разстроили чувствителната оптика на съседните обсерватории.
Между 1970 г. и 1988 г. Съветският съюз изстреля 34 спътника с ядрени съоръжения. 32 от тях носеха реактора „Бук“ за захранване на радиолокационното оборудване за морско разузнаване, а последните два ползваха термоионния „Топаз“. Този опит, трупан с десетилетия в условия на реален космически полет, днес формира гръбнака на руските претенции за лунна инфраструктура.
Тъмните кратери на Южния полюс: За какво е цялата тази енергия?
Защо точно Южният полюс? Защо не класическите равнини на Екватора, където кацането е значително по-безопасно?
Отговорът се крие в геологията на така наречените „зони на вечната сянка“. Поради малкия наклон на оста на въртене на Луната спрямо равнината на еклиптиката, дъното на дълбоките ударни кратери около полюсите никога не вижда слънчева светлина. В продължение на милиарди години там се е натрупал воден лед, донесен от заснежени комети и астероиди.
Водата на Луната не е просто ресурс за пиене. Тя е стратегическо суровинно гориво. Чрез процес на електролиза водата се разгражда на кислород и водород – класическият, най-ефективен двукомпонентен компонент за ракетни двигатели. Ако произвеждате гориво на Луната, отпада необходимостта да го мъкнете от дълбокия гравитационен кладенец на Земята. Това прави спътника трамплин за по-нататъшни мисии в Слънчевата система.
Но електролизата е изключително енергоемка. Според наличните изчисления, първият модул на „Селена“ с мощност от около 10 киловата ще стигне едва за захранване на самата базисна инфраструктура:
- Помпане на охладителни вериги и поддържане на температурата на компютърните масиви;
- Навигационни и комуникационни антени за връзка със Земята;
- Захранване на роботите-разузнавачи и геоложките сонди.
За индустриалния добив на лед и захранването на електролизерите ще са необходими реактори от следващо поколение – с мощност от 100 киловата до мегават. А такава маса вече изисква съвсем различна логистика на извеждане.
