Исследователи из Лос-Аламосской национальной лаборатории представили концепт компактного ядерного двигателя для автоматических межпланетных станций и других аппаратов, работающих в условиях глубокого космоса. Двигатель использует хорошо изученные физические процессы, поэтому он не требует сложной системы контроля режимов работы и привлекает своей простотой – смотрите видео.


За пределами орбиты Марса солнечное излучение слишком слабо, чтобы эффективно использовать солнечные батареи. В прежних миссиях NASA (Pioneer, Viking, Voyager, Galileo, Ulysses, New Horizons и Curiosity) энергию для питания приборов космических аппаратов вырабатывали термоэлектрические установки на оксиде плутония-238. Его альфа-распад не требовал серьёзных мер для радиационной защиты аппаратуры.

По мере снижения объёмов производства плутония его цена стала стремительно повышаться. На момент официального прекращения масштабного производства он стоил порядка шести миллионов долларов за килограмм. Дальнейшее развитие космических программ потребовало разработки других типов силовых установок.

Одной из них стал созданный в Лос-Аламосской лаборатории ядерный двигатель, использующий вместо плутония уран. Ядро реактора представляет собой цилиндр обогащённого урана массой 22,7 кг диаметром около 10 см.

Для предотвращения интенсивной цепной реакции и расплавления в него вставлен стержень поглотителя нейтронов из карбида бора. Вся конструкция закрыта бериллиевым отражателем диаметром 25 см и высотой 30,5 см. После вывода космического корабля за пределы земной орбиты стержень будет плавно выдвигаться, обеспечивая увеличение теплопродукции.

Отвод тепла будет осуществляться при помощи тепловых трубок, капиллярный тип которых был предложен General Motors в 1942-м, а затем доработан в 1963 году сотрудниками той же Лос-Аламосской национальной лаборатории.

Сейчас тепловые трубки широко используются в холодильном и климатическом оборудовании, а любителям компьютерной техники они наверняка знакомы по системам охлаждения для процессоров, видеокарт и наборов системной логики.

Тепловые трубки (в прототипе их восемь) соединяются каждая со своим двигателем Стирлинга массой менее полутора килограмм. Подробности об их устройстве не сообщаются, но, по озвученным ранее сведениям, можно предположить, что будет использоваться литий-углекислотный цикл.

Между блоком двигателей Стирлинга и ядром реактора расположен защитный экран конической формы. Научная аппаратура АМС и ядерная силовая установка будут отделены друг от друга выдвижной металлической штангой.

Один из создателей ядерного двигателя Дэвид Диксон (David Dixon) отмечает, что на его разработку потребовалось менее шести месяцев и одного миллиона долларов.

В ходе успешных испытаний на полигоне штата Невада в рамках эксперимента DUFF (Demonstration Using Flattop Fissions) прототип достиг мощности 24 Ватта. Серийно выпускаемые двигатели для АМС будут обеспечивать мощность в диапазоне 500 – 1000 Вт. К тому же они легко масштабируются и могут быть использованы для создания более производительных силовых установок – например, на поверхности Марса.