Россия определила облик первой лунной АЭС. Вот какой

Российские учёные определили облик будущей первой лунной атомной электростанции, которая получила название «Селена». В это же время американцы усиленно работают над своим проектом АЭС. Чем отличаются наши подходы и почему так важно победить в новой «Лунной гонке», хотя у всех хватает проблем на Земле? Расскажем об этом после краткой сводки технологических новостей.

Время новостей

Новое многофункциональное аварийно-спасательное судно-ледокол «Керченский пролив» вошло в состав морского спасательного флота.

Первый новый энергоблок Курской АЭС-2 с реактором ВВЭР-ТОИ подключён к единой энергосистеме России.

Космодром Восточный подключён к крупнейшей на Дальнем Востоке подстанции «Амурская» и таким образом получил второй источник электроснабжения.

Первый российский крупнотоннажный газовоз СПГ «Алексей Косыгин» отправился в первый рейс по трассам Северного морского пути для работы в рамках проекта «Арктик СПГ-2».

Начались лётные испытания лёгкого однодвигательного многоцелевого вертолёта Ми-34М1 с новейшим двигателем ВК-650В.

Крупнейший российский кубсат «Скорпион» в формате 16 юнитов успешно выведен на орбиту и взят на управление.

Ученые Российского квантового центра представили первый ионный квантовый компьютер на кусептах — квантовую систему, оперирующую сразу семью уровнями квантовых состояний.

Отечественный комплекс лазерного противодействия дронам впервые поразил FPV-дрон на дальности 1 км в рамках испытаний.

«Селена» и «Елена»

В Национальном исследовательском центре «Курчатовский институт» определили облик будущей лунной атомной электростанции, получившей название «Селена». Подробности о проекте не раскрываются, но известно, что он опирается на технологии АЭС малой мощности «Елена-АМ», которая разрабатывается специально для суровых условий Арктики. А про неё, в свою очередь, известно, что это компактная АЭС мощностью до 5 МВт, главной особенностью которой является возможность автономной работы. Станции не требуется постоянный персонал — после подключения реактора она работает десятилетиями, снабжая близлежащие посёлки электроэнергией и теплом. По сути, это «ядерная батарейка» большой мощности со сроком службы в 40 лет. Электроэнергия вырабатывается термоэлектрическими преобразователями, а значит, в конструкции нет турбины и сложных механизмов, что и позволяет работать автономно без остановок на ремонт.

Впрочем, за такую простоту и автономность приходится платить малой мощностью и низким КПД, который не превышает 10%. Но северная «Елена-АМ» и не должна заменять большие АЭС, а будет использоваться там, где выгоднее и быстрее поставить такую неприхотливую «ядерную батарейку», чем возводить классическую станцию на несколько энергоблоков. Именно этот принцип заложен и в ее космическую сестру «Селену» — максимальная простота и автономность. Правда, лунные условия накладывают дополнительные ограничения.

Атомная батарейка

Хотя «Елена» и относится к компактным АЭС, всё же в собранном виде представляет собою 15-метровый цилиндр массой в 168 тонн. Пока что у человечества нет ракет, способных доставить этот груз на Луну. К тому же на Луне невозможно использовать воду в качестве теплоносителя и есть множество других ограничений. Вот почему пришлось создавать новый проект «Селена», где вместо водяного предусмотрен жидкометаллический теплоноситель, а вес всей установки без защитных сооружений не превышает 1100 кг. Реактор будет устанавливаться на лунный грунт, а сверху закрываться многослойным куполом, созданным из местного реголита и кевлара, что защитит от микрометеоритов и чудовищных перепадов температуры. Да, электрическая мощность из-за выбранного типа реактора составит всего 10 кВт, однако на первых порах этого вполне достаточно для снабжения небольшой исследовательской станции в сочетании с солнечными панелями. В дальнейшем же по концепт-проекту учёных университета МГСУ предусмотрено добавление новых реакторов и объединение их в одну более мощную систему.

Таким образом, российский подход строительства первой АЭС на Луне предполагает простоту, высокую скорость развёртывания и автономность. А вот американцы пошли другим путём.

Два подхода

Американцы отталкиваются от того, что на Луне им сразу нужен мощный источник электроэнергии с высоким КПД, поэтому они выбрали создание установки на 100 кВт с использованием динамического преобразования энергии — с турбиной и сложной системой отвода тепла. Реактор массой 5–7 тонн должен помещаться в грузовой отсек ракеты вроде SpaceX Falcon Heavy. Конструкция АЭС модульная: ядро, турбина и радиаторы доставляются отдельно, а сборка происходит уже на Луне.

Если российская «Селена» будет функционировать по принципу «включил и забыл», то американская станция потребует регулярного обслуживания турбомашин и высокотемпературного контура — это плата за большую мощность. Также, несмотря на более высокий КПД, американцам придётся расходовать, а значит, и доставлять на Луну больше ядерного топлива, а затем получать больше ядерных отходов.

И российский, и американский проекты являются сложными и дорогостоящими, ведь АЭС на Луне должна иметь и обширную инфраструктуру потребителей её мощности. В нашем случае это небольшая исследовательская база, американцы же сразу замахнулись на более масштабную стройку, предполагающую, по всей видимости, размещение и первых производственных объектов. Ни мы, ни они не можем сделать это в одиночку. Поэтому Россия действует в рамках программы «Международная лунная исследовательская станция», куда входит Китай и ряд дружественных стран, а США в рамках своей программы «Артемида», куда тоже входят десятки стран, в основном западного мира.

Наша база должна быть введена в эксплуатацию в 2035 году. Это может показаться слишком позитивным прогнозом, но американцы воспринимают его более чем серьёзно, поэтому форсируют свою программу, чтобы поставить первую АЭС на Луне уже в 2030 году. Конечно, в это верится с трудом и, наверняка, ни мы, ни они не уложимся в обозначенные сроки. Однако нацеленность ведущих держав мира на освоение Луны не вызывает сомнений и рано или поздно это произойдёт. Но зачем? Зачем страны так спешат и тратят средства на новую лунную гонку, в то время как у каждой из них хватает своих земных проблем?

Новое Эльдорадо

Пятьсот лет назад Испания и Португалия тонули в море насущных проблем — пустая казна, массовая бедность, восстания, чума, непрекращающиеся войны и религиозные конфликты. Но несмотря на это обе монархии сделали рискованную, непонятную многим ставку на дальние морские экспедиции, что вскоре ознаменовало эпоху Великих географических открытий и преобразило мир.

Сегодня ведущие державы находятся в похожем кризисе, для разрешения которого необходима экспансия за пределы привычной среды обитания. Луна — это «новый материк», который даст человечеству недоступные ранее ресурсы, ускорит появление новых технологий и снова изменит мир.

Но у текущего этапа гонки за возможность поставить первую лунную АЭС есть и более прозаичное объяснение.

Дело в том, что согласно международному законодательству, ни одно государство мира не может провозгласить Луну или любой её участок своей собственностью. Однако американцы нашли лазейку — если поставить там опасный объект типа АЭС, то можно на законных основаниях назвать зону вокруг неё охраняемой территорией, куда будет закрыт доступ другим странам. И, похоже, навсегда. Ведь даже после завершения срока службы такой АЭС, её отработанное ядерное топливо останется на месте, а значит, эта зона будет как и прежде закрыта для посторонних. То есть, чем больше станций построит то или иное государство, тем более обширную территорию сможет прибрать к своим рукам. И в этом свете выбор Россией модульного проекта «Селена», пусть и не очень мощного, зато быстрого в возведении, простого в изготовлении и масштабировании, приобретает дополнительный смысл. Ведь лакомых участков на Луне не так уж и много.

Лунные метры

В каком-то смысле самая престижная недвижимость сегодня — это удобные участки на Луне. Пока что они никому не принадлежат и ничего не стоят, и тот, кто первым встанет на них, тот и закрепит свои права. Однако подходящих локаций не так уж много, что и объясняет обостряющееся соперничество.

Один из ключевых параметров — это наличие ровной площадки размером 10×10 км или более. Сюда будут садиться аппараты, и здесь будет строиться база. Также важно иметь радиовидимость Земли, чтобы обеспечить связь. Важно, чтобы участок освещался солнцем в течение максимально долгого периода, что позволит подзаряжать солнечные батареи и снижать нагрузку на АЭС. Также вблизи должно располагаться сырье — реголит как стройматериал и лунный лёд как источник воды. Кроме того, рельеф местности должен быть таким, чтобы возможно было проложить оптимальные маршруты для роботов.

Наилучшим образом этим условиям соответствуют участки вблизи полюсов. Именно на них хотят разместиться и китайцы, и американцы, и мы, и другие страны, причём в некоторых случаях зоны интереса пересекаются, потому и возникает спешка. Кто первым встанет, тот и утвердит свои права.

Хотя Россия участвует в совместном проекте с Китаем, мы сохраняем планы и по самостоятельному освоению Луны. Как на Южном, так и на Северном полюсах нами подробно изучены и подобраны удобные площадки. Несмотря на неудачу миссии «Луна-25», мы готовим новые: в 2028 году будет запущен орбитальный аппарат Луна-26 для обеспечения связи, а затем следующие аппараты, включая новый Луноход, для того чтобы в дальнейшем приступить к строительству собственной национальной базы.

Будем следить за развитием событий и рассказывать в следующих выпусках.