После того, как в начале этой недели Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства (НАСА) в партнерстве с Агентством перспективных исследовательских проектов Министерства обороны США (DARPA) разработало ядерный ракетный двигатель, британская аэрокосмическая фирма Rolls-Royce также вступила в бой.
Rolls Royce — одна из ведущих мировых компаний в области аэронавтики и двигателей, продукция которой используется как в военных, так и в гражданских самолетах, а также в подводных лодках и других машинах. Эта известная компания также развивает и космический сегмент, и позавчера 28 января в социальных сетях она поделилась довольно соблазнительным тизером, на котором был показан микроядерный реактор.
На сегодняшний день ядерные двигатели, особенно для гражданского и мирного использования, нацелены на применение низкообогащённого урана с высокой пробой (HALEU), и похоже, что двигатель Rolls-Royce также будет использовать это топливо.
Соблазнительное представление реактора от компании Rolls-Royce
Центральным сообщением заявления НАСА и DARPA было то, что агентства предпочитают использовать безопасное топливо для ядерных ракетных двигателей. Эти двигатели уже существуют и используются на авианосцах и подводных лодках, преимущественно в вооружённых силах США. Однако топливо, используемое этими двигателями, очень радиоактивно и может также применяться для изготовления оружия. Естественно, это усложняет использование аэрокосмической техники, поскольку ставки выше, а миссии часто далеки от потенциальной помощи в случае возникновения проблемы.
Rolls-Royce — одна из компаний, которая также стремится строить ядерные реакторы. Компания работает над малым модульным реактором (ММР) с 2015 года и планирует запустить его к 2029 году.
Этот реактор является частью Стратегии энергетической безопасности Соединённого Королевства, которая направлена на переход к низкоуглеродным источникам энергии к 2030 году.
Решающую роль сыграло то, что Великобритания была одной из наиболее пострадавших стран из-за болезненной инфляции, вызванной энергетическим дисбалансом Европы. Планируется, что каждый ММР будет генерировать не менее 470 мегаватт электроэнергии и первоначально стоит 3 миллиарда долларов. Впечатляет то, что Rolls-Royce SMR также является самым мощным SMR, который в настоящее время запущен или находится на стадии лицензирования. По данным Международного агентства по атомной энергии (МАГАТЭ), три из них уже завершены и находятся в эксплуатации. Два из них в России, а третий в Китае.
Тизер Rolls-Royce показывает, что потенциально является расширением SMR. Фирма называет это «микрореактором Rolls-Royce», и электростанция должна быть частью потенциального портфеля продуктов компании для обеспечения присутствия человека на Луне.
Фото: wccftech.com
Микрореактор — не единственный продукт в портфолио Rolls-Royce, поскольку фирма также работает над прямоточным воздушно-реактивным двигателем и электростанцией, целью которой является использование естественно распадающихся радиоактивных материалов для выработки энергии. Кроме того, Rolls-Royce также работает над ядерным ракетным двигателем для двухступенчатой ракеты для запуска, по словам главы отдела Джейка Томпсона, который сообщает: «Прямо сейчас здесь, в Rollys-Royce, более 60 инженеров и учёных работают над этими удивительными технологиями для исследования космоса. В настоящее время мы работаем над ранним этапом разработки и испытаний концептуального проекта, как для нашей двухступенчатой орбитальной системы, так и для наших ядерных систем. Мы уже построили небольшой прототип-демонстратор нашего космического реактора, и к 2029 году у нас будет реактор, готовый к отправке на Луну».
Компания также работает с Космическим агентством Великобритании над изучением роли ядерной энергетики в освоении космоса. В настоящее время испытания Rolls-Royce сосредоточены на десяти нагревателях (потенциально тепловых трубках) и влиянии выработки электроэнергии на их температуру, а также на исследовании влияния на общую температуру головки двигателя. Он также охватывает оценку напряжения двигателя и соответствующей мощности двигателя и нагрузки на систему. Кроме того, также возможно, что фирма использует двигатель Стирлинга в своей энергосистеме.
НАСА и Национальная лаборатория Лос-Аламоса продемонстрировали аналогичную концепцию в 2012 году.
Хотя на данный момент производство ядерных двигателей представляется как новая концепция, НАСА уже провело шесть успешных испытаний. Такие исследования проводились в 1960-х годах и были частью планов агентства по исследованию Марса и Солнечной системы.
В этих испытаниях использовался прототип двигателя Kiwi, и он применялся к программе ядерных ракетных двигателей (NERVA). Испытание NERVA показало удельный импульс, достигший 701 секунды, а теоретический импульс в вакууме, по оценкам, даже превысил 900 секунд. Исследования также проводились чрезвычайно успешно и прошли без каких-либо проблем с приземлением.
Фото: wccftech.com
В космонавтике удельный импульс является святым Граалем конструкции и характеристик двигателя. По сути, он рассчитывал тягу (мощность), создаваемую в единицу времени единицей массы. Это делает его единицей эффективности, поскольку двигатели, которые генерируют большую тягу при меньшей массе, более эффективны и уменьшают общий вес ракеты. Для сравнения с двигателем NERVA, RS-25, отвечающий за питание космического корабля "Шаттл" и ракеты системы космического запуска (SLS) НАСА, является одним из самых эффективных ракетных двигателей в мире, но имеет почти вдвое меньший импульс, чем NERVA с показателем 462 секунды. С другой стороны, Raptor 2 от SpaceX стремится к 382 секундам.