Китайские ученые создают прототип двигателя для атомного космического корабля на Марс

Сотрудничество более 10 научно-исследовательских институтов и университетов по всему Китаю позволило добиться значительных успехов и приблизиться к реализации межпланетных путешествий, благодаря разработке технологии ядерного деления, которая могла бы обеспечить широкомасштабное исследование Марса .В статье, опубликованной  журналом Scientia Sinica Technologica Китайской академии наук, исследовательская группа сообщила, что ее прототип системы ядерного реактора с литиевым охлаждением прошел некоторые первоначальные наземные испытания.

Результаты подтвердили некоторые ключевые технологические решения, изобретенные китайскими учеными и инженерами для уменьшения реактора мегаваттного класса – в семь раз более мощного, чем конкурирующая система, строящаяся NASA.

При полном развертывании в космосе реактор мощностью 1,5 мегаватт, включая его систему охлаждения, будет сопоставим с размерами 20-этажного здания. Но на земле он аккуратно складывается в объем размером с контейнер и весом менее восьми тонн.

Такая конструкция делает реакторную систему легкой для загрузки и запуска с помощью ракеты. По их словам, она сможет стабильно работать в суровых условиях космоса в  длительное время.

Согласно документу, мощный источник энергии сделает возможным  перемещение крупных кораблей  туда и обратно как для пилотируемых, так и для грузовых космических полетов, открывая путь для крупномасштабного исследования Китаем Луны и Марса.

По оценкам некоторых ученых, космический корабль с ядерной установкой сможет совершить полет туда и обратно между Землей и Марсом всего за три месяца. Основная научная идея заключается в том, что эта технология будет иметь жизненно важное значение для межпланетных миссий.

Согласно некоторым расчетам, космическим кораблям, работающим на ископаемом топливе, таким как Starship, разрабатываемый американской компанией SpaceX, может потребоваться не менее семи месяцев, чтобы достичь Марса.

Ракета Starship занимает ведущую роль в планах NASA по высадке астронавтов на Луну, а также в надеждах генерального директора SpaceX Илона Маска на колонизацию Марса, но даже путешествие в один конец на Красную планету потребует огромной системы жизнеобеспечения.

Исследователи заявили, что китайский реактор будет генерировать температуру до 1276 градусов по Цельсию  за счет деления уранового топлива, что намного превышает рабочую температуру  коммерческих атомных электростанций.

Сильный жар превратит жидкие формы инертных элементов гелия и ксенона в газы, приводя в движение генератор. Цепная реакция производит быстрые нейтроны, которые обеспечат эффективное и непрерывное энергоснабжение в течение как минимум 10 лет, говорится в документе.

Ученые заявили, что, используя жидкий литий, они смогут уменьшить размер реактора благодаря высокой теплопроводности и малому весу элемента.

Традиционно теплообменник и радиационная защита занимают значительное пространство в конструкциях реакторов, но создатели заявили, что разработали технологию, которая объединяет эти два компонента в один.

Согласно документу, теплообменник реактора изготовлен из вольфрамового сплава, что позволяет добиться эффективного теплообмена в контуре, блокируя при этом опасное излучение. Другие новые технологии включают материалы, устойчивые к высокотемпературной коррозии.

На этапе испытаний, источником тепла прототипа является внешний источник питания, и планируется добавить ядерные топливные сборки для достижения полной работоспособности на следующих этапах программы испытаний, говорят исследователи.

В настоящее время проведены эксплуатационные испытания интегрированной системы, включая циркуляцию контура с литиевым охлаждением, сопряженный теплообмен между первичным и вторичным контурами, а также систему производства электроэнергии по типу цикла  Брайтона

Испытания обеспечили предварительную демонстрацию возможности соединения литиевой системы охлаждения с генератором Брайтона, разработанным в 19 веке как поршневой двигатель и широко используемым в космических полетах.

«Коррозионные испытания материалов из молибденовых сплавов также проводились в высокотемпературных средах», — сказали исследователи.

Ключевым направлением дальнейших исследований и разработок ученых станет безопасность ядерных реакторов во время запуска и эксплуатации с обязательным требованием отсутствия опасности ядерного загрязнения и взрыва, даже если реактор упадет обратно на Землю.

Команда проекта также планирует применить искусственный интеллект для долгосрочной беспилотной эксплуатации космических реакторов, используя технологию для автоматической диагностики и устранения любых неисправностей.