Лунная аэс взяла низкий старт в тестах на земле
Простая АЭС может показаться сложным объектом, но настоящие трудности начинаются тогда, в то время, когда требуется втиснуть подобный комплекс в футляр длиной всего в пара метров, а позже высадить его на Луне для долгой работы без обслуживания. Да и создать АЭС мощностью как у малолитражной легковушки никак не несложнее, чем создать станцию на пара гигаватт.
Американская лунная база обязана показаться на отечественном естественном спутнике где-то по окончании 2020 года. Среди других ответственных вопросов, каковые ещё предстоит решить, видное место занимает обеспечение её энергией. Самый несложный вариант — поля солнечных батарей.
Но он не совершенен.
В случае если базу строить вблизи одного из полюсов (до тех пор пока учёные больше склоняются к южному), для неё нужно будет подобрать весьма своеобразное место. В том месте должен быть всегда затенённый кратер (в таком, предположительно, возможно будет добывать водяной лёд), но одновременно с этим рядом нужен участок, освещаемый солнечными лучами неизменно. Или нужно будет прокладывать долгие кабели от солнечных батарей к базе.
Ну а вдруг станция будет создана не у полюса, солнечные батареи в том месте смогут трудиться только половину лунных дней — вычисляй полмесяца. А на вторую половину (лунную ночь) энергию необходимо будет запасать в аккумуляторная батареях большой ёмкости и веса. А их нужно ещё на Луну доставить…
Для будущего освоения отечественной небесной соседки уже придуманы реакторы чтобы получить кислород, роботы-землекопы, призванные подготовить площадку под базу, лунные авто и разнообразные герметичные луноходы, изобретена кроме того уникальная навигационная совокупность для Луны (иллюстрация NASA).
Вариант с ядерной электростанцией, не обращая внимания на усложнение комплекса, сулит массу преимуществ. Миниатюрная АЭС поставляла бы ток непрерывно, а места бы занимала — как автобус. Помнится, эксперты как-то кроме того высказывали идею применения ядерных ракетных двигателей в лунной программе.
Но она до тех пор пока остаётся предметом дискуссии — сегодняшний замысел возвращения людей на Селену предусматривает применение классических химических ракет. АЭС же на лунных просторах в полной мере может показаться.
В первых числах Августа этого года NASA совместно с министерством энергетики США (Department of Energy) завершило первую серию серьёзных тестов в рамках программы «Ядерный источник энергии на поверхности» (Fission Surface Power — FSP).
Выходная мощность таковой станции сначала обязана составить всего 40 киловатт. Этого в полной мере хватит для функционирования маленькой базы, питания и зарядки луноходов разнообразного оборудования, разбросанного около форпоста земной цивилизации. В будущем число модулей АЭС возможно будет расширить, подняв выработку электричества впредь до одного мегаватта, чего должно быть достаточно для работы громадного лунного «посёлка».
Американские инженеры разглядывают два варианта размещения мини-АЭС на Луне: легко на поверхности и в контейнере, заглублённом в грунт. Первый несложнее возвести, но для обеспечения обычной радиационной обстановки потребуется удалить электростанцию от края базы на один километр, да и вес защиты будет выше.
Второй потребует «земляных работ», но надёжное расстояние от АЭС до границы базы составит всего 100 метров, а сама станция окажется легче (иллюстрации NASA).
Эта же станция имела возможность бы послужить прообразом (и испытательным примером) подобного источника энергии для марсианской пилотируемой миссии. Не напрасно о миниатюрной ядерной станции грезят колонизаторы Марса. От каждого квадратного метра солнечных панелей на Красной планете возможно взять заметно меньше энергии, чем на Земле либо Луне.
Неприятность усугубляется ещё и пылевыми бурями. Ну и запас на ночь никто не отменял, а какое количество стоит «заброска» килограмма груза на Марс?
Возвратимся, но, к проекту FSP. В базе данной совокупности будет лежать мелкий ядерный реактор (по размеру как простое мусорное ведро), охлаждаемый жидким металлом (смесью калия и натрия). Данный поток будет направлен в тепловую машину, связанную с генератором.
Как варианты эксперты разглядывают комбинацию турбины и компрессора (трудящуюся по закрытому циклу Брайтона), термоэлектрический генератор и ряд других способов конверсии энергии. Но самый настоящий кандидат, как говорят инженеры, вариант с низким уровнем технического риска, — это двигатели Стирлинга.
Как раз их сравнительно не так давно и удостоверились в надежности в деле. Американская компания Sunpower выстроила для проекта несколько расположенных приятель наоборот приятеля стирлингов-генераторов со свободными поршнями, производящих ток при подведении внешнего тепла. В тестах совокупности FSP в качестве источника жара употреблялся замечательный электрический нагреватель, поставляющий этим стирлингам поток жидкого металла при температуре 550 градусов Цельсия.
Тепловой тест стирлингов проходил в космическом центре Маршалла (Marshall Space Flight Center) (фотографии NASA).
В серии опробований стирлинги-генераторы производили постоянную мощность в 2,3 киловатта, а их КПД составил 32%, информирует американское космическое агентство. Ли Мэйсон (Lee Mason) из исследовательского центра Гленна (Glenn Research Center), один из ведущих учёных проекта FSP, отозвался о совокупности так: «Она весьма действенна и надёжна, и мы думаем, что совокупность сможет трудиться в течение восьми лет без присмотра».
В дополнение к этим тестам стирлинги испытали на работоспособность в условиях сильной радиации, в частности — в 20 раз превышающей ту, при которой они будут функционировать в составе настоящей АЭС. Учёные желали определить, как смогут деградировать использованные материалы от соседства с реактором и космических лучей.
Установку отвезли в лабораторию Сандия (Sandia National Laboratories), и оказалось, что кроме того по окончании 26 часов таковой радиационной «пытки» генераторы не показывают каких-либо трансформаций в работе, а также — падения мощности.
Вторым серьёзным элементом будущей совокупности являются радиаторы, призванные рассеивать в пространстве тепло от стирлингов (или вторых тепловых машин-преобразователей). Материал таких панелей обязан прекрасно действующий при экстремальном перепаде температур между лунными днём и ночью, и к тому же в вакууме. Да ещё конструкция радиатора наряду с этим должна быть максимально лёгкой.
Инженер-испытатель NASA Марк Гибсон (Marc Gibson) готовит к тестам прототип лунного радиатора (фото NASA).
В центре Гленна (при участии последовательности промышленных компаний) создали и выстроили прототип для того чтобы теплообменника размером 1,8 х 2,7 метра. Его удостоверились в надежности в вакуумной камере, пропуская через трубки тёплую воду. Оказалось, что в «условиях Луны» радиатор действенно отводит прочь до 6 киловатт тепла, что кроме того больше, чем рассчитывали создатели устройства.
Лунная электростанция потребует 20 таких панелей, додают инженеры. По окончании их развёртывания размах «крыльев» станции составил бы 34 метра. Наряду с этим сама установка занимала бы 7 метров в высоту, из которых 2 приходились бы на подземную часть.
FSP в «загружённом» выполнении до и по окончании развёртывания панелей радиаторов. Внизу: схема станции (иллюстрации NASA).
Разные варианты насосов для жидкого металла и теплообменники для него же, «умная» управляющая электроника и многие другие элементы FSP так же прошли диагностику в серии недавних тестов. Следующий ход программы — сведение всех этих узлов воедино (но пока ещё всё равняется без настоящего ядерного реактора), чтобы испытать работоспособность разработки в комплексе. Эта работа намечена на 2012-2014 годы, по окончании чего возможно будет «поженить» практически готовую электростанцию с маленьким «ядерным котлом».
И пускай о посылке мини-АЭС на Луну официально ещё и речи не идёт, авторы совокупности FSP считают, что она может оказаться весьма удачной для будущей базы. «Эта совокупность должна быть недорогой, надёжной и надёжной, и отечественные недавние опробования показали, что мы можем удачно выстроить её», — заявил Дон Палас (Don Palac), начальник проекта. Он утвержает, что при хорошего ответа настоящая станция FSP имела возможность бы быть высажена на Селене уже в первой половине 20-ых годов XXI века.
В первый раз за четверть века США выстроили принципиально новую ракету-носитель пилотируемого класса. Первенец семейства автомобилей, призванных заменить шаттлы и вернуть человека на Луну, – достаточно узкая, но достигающая в высоту 100 метров ракета Ares I-X сравнительно не так давно была собрана на космодроме во Флориде. Её испытательный суборбитальный полёт намечен на 31 октября.
О новых кораблях и ракетах NASA и примерном календаре их запусков мы, к слову, говорили (фото NASA).
