США, Росія та Китай хочуть розмістити ядерні реактори на Місяці: вчені б'ють на сполох

Наприкінці серпня NASA звернулося до підрядників із проханням підготувати ядерний реактор, здатний витримати космічний політ і працювати без технічного обслуговування поблизу південного полюса Місяця. Це може звучати як наукова фантастика, але агентство хоче, щоб він був готовий до запуску до грудня 2030 року. Адже Росія прагне запустити місячний реактор до 2036 року в рамках секретного партнерства з Китаєм, повідомляє NY Times.

Сполучені Штати та Китай прагнуть першими створити місячну базу, розпочати пошук корисних ресурсів та запустити місії вглиб Сонячної системи. Контроль доступу до місячних ресурсів має життєво важливе значення для цієї місії. Обидві наддержави вважають, що ядерний реактор є центральним елементом цих амбіцій.

Країни планують запустити свої реактори лише після досягнення Місяця. Однак деякі провідні вчені застерігають, що уряди діють надто поспішно в епоху освоєння космосу, яка вже пережила низку великих катастроф. За останні шість років кілька китайських, американських і російських ракет вийшли з ладу та вибухнули, а російський посадковий модуль розбився об Місяць. Космічне сміття регулярно падає на Землю.

"Космічна гонка триватиме завжди, і якщо до неї додати ядерну енергетику, то ситуація може набути потенційно більш небезпечного характеру", — заявив Едвін Лайман, директор з питань безпеки ядерної енергетики в "Союзі стурбованих вчених".

Аналіз технічних специфікацій, закупівельної документації та наукових досліджень, а також інтерв’ю з представниками галузі, державними чиновниками та критиками дають змогу отримати найчіткіше на сьогодні уявлення про те, що США та Китай планують робити з Місяцем.

США, Китай і Росія планують будувати на Місяці ядерні реактори — що відомо

Цікаво, що ядерну енергетику КНР доручив Росії, оскільки ще за часів СРСР на орбіту було запущено понад 30 реакторів, а на території РФ є необагачений уран.

"У Росії практично немає конкурентів у галузі космічної ядерної енергетики", — заявив президент Інституту Курчатова Михайло Ковальчук російському інформаційному агентству ТАСС. Цей інститут бере участь у розробці місячного реактора.

NASA намагається надолужити згаяне. Агентство запустило реактор у 1965 році, але зупинило його роботу після аварії на іншому космічному апараті. Відтоді Сполучені Штати витратили понад 20 мільярдів доларів на космічні ядерні програми, але запустити реактор їм не вдалося.

Гонка за місячним реактором — це не лише дослідження космосу, а й демонстрація могутності. Президент Трамп оголосив про свою перевагу в космосі як частину своєї програми "Америка понад усе". Аналогічні заяви зробили Сі Цзіньпін і Путін.

Будь-яка постійна база на Місяці потребує надійного електропостачання. Ядерні реактори не потребують сонячного світла для роботи і можуть бути компактними. За даними NASA та Інституту Курчатова, за умови правильної конструкції вони вимагають мінімального втручання людини.

Москва доручила своїм державним відомствам до 2036 року розробити місячний реактор під назвою "Селена" для забезпечення електроенергією місячних станцій, очолюваних Китаєм. "Селена" вироблятиме до 10 кіловат електроенергії та зможе працювати автономно протягом десяти років. Вона матиме спільні риси з попереднім реактором, розробленим для роботи в Арктиці.

NASA прискорило терміни реалізації проєкту, побоюючись, що російсько-китайський реактор може створити фактичну зону відчуження на Місяці. Очікується, що місячний реактор № 1 вироблятиме 20 кіловат електроенергії (приблизно стільки ж, скільки споживають 16 американських будинків) і працюватиме протягом п’яти років без втручання.

Як перший крок NASA планує використати ядерну енергію для розгону космічного апарата до Марса у грудні 2028 року. Такого ще ніколи не робили.

За даними Білого дому, паралельно з цим Пентагон має намір розробити власні космічні реактори для розгортання на орбіті та на Місяці.

Терміни реалізації проєктів неодноразово переносилися, і експерти скептично ставляться до того, що Китай і США вкладуться у заявлені терміни. Ніхто не має перевіреного посадкового модуля, здатного скидати важкий, потенційно радіоактивний матеріал на нерівну місячну поверхню. Ніхто ніколи не встановлював реактор в умовах низької гравітації.

Місячні бази ще не побудовані, і питання про те, скільки електроенергії їм знадобиться, залишається відкритим. Саме тому експерти зазначають, що конструкція реактора може змінитися повністю або частково.

Ядерні реактори на Місяці — це небезпечна затія

Сполучені Штати та Росія заявляють, що їхні реактори будуть непрацездатними — тобто не зазнають опромінення — до прибуття на Місяць. Це знизить ризик. Інженери-ядерники стверджують, що "холодне" уранове паливо становить незначну радіоактивну загрозу, навіть якщо воно впаде на Землю.

Проте все може піти не так, особливо під час контрольованого вибуху під час запуску ракети. Якщо реактор впаде в океан, вода сповільнить нейтрони, підвищуючи ймовірність розщеплення ними атомів. Це може призвести до катастрофічних наслідків, спричинивши критичний стан реактора, тобто ланцюгову реакцію розщеплення атомів із виділенням радіації. Ризик є реальним, оскільки більшість стартових майданчиків розташовані поблизу водойм.

Експерти-ядерники стверджують, що це, ймовірно, сталося в Росії у 2019 році, коли крилата ракета з реакторним двигуном вийшла з ладу й впала в Біле море. За даними Державного департаменту США, під час спроби вилучення ракети сталася ядерна реакція. Щонайменше п’ятеро робітників загинули. Росія спростувала ці твердження і заявила, що ракета не працювала на реакторі.

Технічні вимоги NASA передбачають конструкцію, здатну запобігти такому результату. Російська державна компанія "Росатом" відмовилася від коментарів, заявивши, що її космічна програма є засекреченою. Інститут Курчатова, який відповідає за наукові дослідження, та "Роскосмос", що відповідає за російську космічну програму, не відповіли на запитання. Міністерство закордонних справ Китаю та Китайське агентство пілотованих космічних польотів також не відповіли на запитання.

Інший ризик — це несправність, яка може призвести до повернення реактора на Землю після завершення роботи. У 1978 році неконтрольоване повернення в атмосферу російського супутника з ядерним двигуном "Космос-954" призвело до розсіювання радіоактивних речовин на території площею майже 48 000 квадратних миль на півночі Канади.

У Сполучених Штатах будь-який космічний реактор має пройти перевірку експертами з семи відомств. Але повністю уникнути аварій неможливо.

"Аварія визначається як ситуація, коли щось йде не за планом", — сказав Р. Скотт Кемп, доцент кафедри ядерної науки та техніки Массачусетського технологічного інституту.

Доктор Кемп заявив, що на Місяці ймовірність нещасних випадків вища. На Землі реактори розміщені в захисних оболонках, будівництво яких на Місяці було б надзвичайно дорогим і технічно складним. NASA заявило, що його реактор буде екранований. За словами експертів, місячні реактори, ймовірно, будуть оточені забороненими зонами для зниження радіаційного ризику для астронавтів та обладнання.

За словами доктора Кемпа, за умови недостатнього захисту від радіоактивних опадів навіть невеликі аварії призведуть до значно більшої їх кількості. На Місяці немає вітру, але через меншу гравітацію уламки можуть розлітатися на великі відстані після вибуху.

На Землі, коли реактор добігає кінця свого терміну експлуатації, його виведення з експлуатації — це складний і трудомісткий процес, що триває роками. На Місяці ж і NASA, і російські агентства заявляють, що просто залишать радіоактивні матеріали на супутнику Землі.

У всіх своїх технічних та закупівельних документах НАСА заявляє, що використовуватиме ядерне паливо, яке не є високозбагаченим і вважається найбезпечнішим для перспективних реакторів.

Однак, на думку деяких експертів, геополітична ситуація та стислі терміни можуть ускладнити ситуацію.

В останньому космічному реакторі, випробуваному NASA у 2018 році, використовувався високозбагачений уран, який є легшим і дешевшим у запуску, ніж інші види палива. Однак перша адміністрація Трампа не схвалювала використання цього палива, оскільки воно могло б у кінцевому підсумку стати ядерною зброєю.

Тепер NASA хоче використовувати паливо, відоме як високозбагачений та низькозбагачений уран, якого в Сполучених Штатах не вистачає. Росія є найбільшим виробником, але США заборонили імпорт російського урану з 2024 року через війну в Україні.

Документи NASA свідчать, що відомство розраховує на те, що Міністерство енергетики виділить низькозбагачене паливо для космічних реакторів. Однак сам уряд стикається з труднощами у виробництві достатньої кількості палива.

Російсько-китайський альянс не повідомив, який тип палива буде використовуватися. У старіших російських космічних реакторах використовувалося високозбагачене паливо.

Американська космічна програма може стати корисною для компаній, що виробляють мікрореактори, здатні генерувати до 10 мегават електроенергії. Ці дорогі реактори занадто малі, щоб задовольнити енергетичні потреби центрів обробки даних, але вони знайшли свою нішу в космічній та військовій сферах.

Минулого місяця Пентагон обрав компанію Antares для розробки та демонстрації мікрореактора для космосу. Antares увійшла до числа п’яти компаній, які цього літа успішно провели випробування реакторів у рамках програми, що реалізується Міністерством енергетики. Компанія заявила, що братиме участь у тендерах на контракти NASA та Пентагону.

Мікрореактори зрештою можуть опинитися на Місяці, але жоден із них ще не довів свою ефективність і не готовий до використання. Фундаментальні питання безпеки — як відводити тепло, як захищати реактор, як підтримувати його структурну цілісність — досі повністю не вирішені.

Нагадаємо, генерал Ден Кейн, голова Об’єднаного комітету начальників штабів, нещодавно заявив, що Збройні сили США мають адаптуватися вже зараз, щоб бути "готовими битися, вистояти та перемогти... від морського дна до навколомісячного простору".

Також повідомлялося, що відомо про Космічні війська США.