Исследователи из Мюнхенского технического университета во главе с Юлиусом Мерцем представили концепт компактной установки MULE, которая способна не только обеспечивать жилые модули светом и теплом, но и питать мощности для добычи полезных ископаемых прямо на Луне. Доставка ресурсов с Земли обойдется в десятки тысяч долларов за килограмм, поэтому крайне важно извлекать их из лунного пылевого грунта — реголита.
Разработан ядерный миниреактор, способный снабжать энергией лунные поселения
Создание постоянной базы на Луне сталкивается с ключевой проблемой — долгими лунными ночами, длящимися по две недели, когда температура падает до критических -223 °C, солнечные батареи бесполезны, поэтому единственным надежным источником энергии становится ядерный реактор. NASA разрабатывает реактор Kilopower, а Мюнхенский технический университет — реактор MULE.
Изображение ядерного реактора Kilopower — проект NASA по созданию источника энергии на поверхности Луны. NASA
Реакторы серии Kilopower. NASA разрабатывают линейку компактных реакторов под названием Kilopower. В ходе успешных наземных испытаний эта система доказала способность стабильно выдавать до 10 киловатт электроэнергии непрерывно в течение 10 лет. В ней применяются трубки с расплавленным натрием для передачи тепла к двигателям Стирлинга, что подчеркивает глобальный переход современной космической инженерии к атомным микрореакторам.
Но процесс расплавления солей для получения кислорода и металлов требует нагрева свыше 900°C. Обычные электрические нагреватели теряют около 60% энергии только на потерях тепла. MULE использует каскадный подход: теплая газовая среда с температурой около 1000°C сначала направляется прямо на технологические нужды добычи. Далее поток с температурой 750°C вырабатывает электричество, затем при 150°C обогревает жилые помещения, а остатки сбрасываются в космос через радиаторы. Описание реактора размещено на сайте arxiv.
Поперечный разрез по длине предлагаемой конструкции реактора MULE в положении остановки. На правом изображении показан горизонтальный разрез вблизи средней плоскости топливного элемента. Важные детали снабжены подписями, а также приведен масштаб для радиальных и осевых размеров. Электродвигатели на концах вала и фланцы трубопроводов не показаны.
Продолжение ниже
Видео
Продолжение
Соавтор разработки доктор Юлиус Мерц говорит: «Выживание на базе напрямую зависит от постоянного источника тепла и энергии, поэтому каскадный нагрев — это ключ к эффективному освоению ресурсов».
Инновации конструкции и феноменальный ресурс
Важная особенность MULE заключается в его надежности. Его активная зона выполнена из прочной керамики на основе карбида кремния и содержит микрогранулы топлива TRISO размером с маковое зерно. Каждая такая гранула защищена многослойными оболочками.
Нейтронная модель реактора MULE. На рис. (a) представлен разрез по оси y-z через один из регулирующих барабанов с входом охлаждающей жидкости слева и выходом справа. На рис. (b) — разрез по оси x-y вблизи средней плоскости топливного блока с
регулирующими барабанами, обращенными внутрь (c) — упаковка топлива с частицами TRISO, которые увеличены на рисунке (d)
В качестве горючего используется уран с высокой степенью обогащения — до 93%. Управление реактором осуществляется не привычными стержнями, а поворотными барабанами с поглощающим и отражающим покрытиями. Весь агрегат получился очень компактным: его длина составляет 2,3 метра, ширина — 0,78 метра, а масса не превышает 2,1 тонны, что позволяет доставить его на Луну современной ракетой. Компьютерное моделирование показало, что при расчетном сроке службы в 10 лет система способна проработать без дозаправки — 95 лет. Остается проблема защиты от радиации: ученые предлагают закапывать реактор в грунт, но как это сделать на Луне — пока непонятно.
Загружаем