На прошлой неделе к Луне полетели американские астронавты — после полувекового перерыва. Нынешний полет стал подготовкой к дальнейшим запускам, более серьезным — с посадкой на Луне и созданием там базы. В декабре прошлого года Дональд Трамп даже издал по этому поводу специальный указ. Важный момент: по этому указу США должны развернуть ядерные реакторы на Луне и ее орбите, причем первый лунный реактор должен быть готов к запуску в 2030 году.
А что же Россия? Глава Росатома Алексей Лихачев сообщил, что мы планируем возвести АЭС на Луне к 2035–2036 годам. Получается, мы отстаем от американцев на 5–6 лет?
Попробуем разобраться.
Космическая гонка
Сейчас в мире развернулась настоящая космическая гонка. Свои планы по освоению спутника Земли помимо США представили Япония, Индия, Южная Корея, Китай и Россия. Это не считая планов Европейского космического агентства. И тут важно не просто доказать свое лидерство. Есть и вполне коммерческие выгоды: на Луне можно добывать супердорогой гелий‑3, который применяется в квантовых вычислениях и термоядерной энергетике, редкоземельные элементы и пр.
Россия и Китай в лунной программе объединились: запланировано создание международной лунной станции (ILRS). Китай сейчас лидирует в проектировании ракет для доставки грузов на Луну. Однако остается вопрос: как обеспечить их работу?
Без мощного и надежного источника питания любая станция на Луне невозможна, это понятно каждому. Солнечные батареи не подходят: лунная ночь длится 15 земных суток, а температура опускается до минус 170 градусов. Без атомного реактора не обойтись. Каким он будет? Его мощность должна быть не менее 500 кВт, вес — чуть более тонны, 1200 кг, а срок службы без дозаправки — десять лет. «Мы вдохновлены задачей создания налунной атомной электростанции. Таких задач человечество еще не решало», — заявил генеральный директор «Росатома» Алексей Лихачев.
«В этой сфере Россия остается безусловным лидером, — убежден «атомный» депутат Геннадий Скляр. — Реально создать лунную АЭС сегодня способны только мы, так как лишь наша страна обладает уникальным опытом разработки подобных установок. Заявления NASA — это попытка удержать первенство в космической гонке и затормозить сотрудничество Москвы и Пекина. Утверждения о том, что Америка сделает это первой, — своего рода технологический блеф. Пока весь мир, включая США, только обсуждает создание малых модульных станций, единственные работающие образцы существуют лишь в России. В таких проектах «дьявол кроется в деталях»: если технологии не отлаживались годами, все обещания остаются фантазиями».
Лунный Обнинск
Для города, где в 1954 году заработала Первая в мире АЭС, эти планы выглядят не просто закономерными, а почти родными. Ведь «лунный» атом имеет глубокие обнинские корни.
За основу новой разработки конструкторы собираются взять советские наработки — установки «Топаз» и «Енисей». Но мало кто в стране помнит, что в ФЭИ еще в 70-е годы прошлого века успешно создали ядерные установки «Бук» и вот этот самый «Топаз», а «Енисей», по факту, имел второе название «Топаз‑2».
В начале 1950-х, еще до запуска Первой в мире АЭС, молодые выпускники МГУ Игорь Бондаренко и Виктор Пупко, работая в Лаборатории «В», загорелись идеей космоса. Они перечитывали Циолковского и мечтали о покорении вселенной. Но атомные реакторы для ракет и спутников не входили в рабочие планы. Тогда они стали заниматься этим в свободное время, по вечерам и ночам. Вот так и было положено начало работам «по космосу» в ФЭИ.
Молодые ученые были очень талантливы. Академик Лейпунский восхищенно звал 30-летнего Бондаренко министром за его колоссальный диапазон знаний. В 1954 году, когда о полетах в космос еще только мечтали, в ФЭИ вышел отчет «Баллистическая атомная ракета». Идея нашла поддержку у Сергея Королева. Он даже включил пункт о разработке космической ядерной установки в постановление ЦК КПСС по созданию мощной ракеты-носителя, предназначенной, в частности, для полета на Луну. ФЭИ был назначен научным руководителем работ.
…Жизнь Игоря Бондаренко оборвалась трагически рано — в 37 лет. Но он успел оставить след, который определил развитие целой отрасли на десятилетия вперед. И, как мы видим, его идеи актуальны и сегодня.
«Бяки-Буки»
Тогда же после мозговых штурмов остановились на идее реактора с прямым преобразователем энергии.
«Космическая термоэлектрическая установка получила наименование «Бук». Для нее был разработан малогабаритный ядерный реактор на быстрых нейтронах с находящимся вне реактора термоэлектрическим генератором на полупроводниках, — вспоминал Александр Сорокин в очерках об истории ФЭИ. — Физика реактора отрабатывалась в институте на специально созданном критическом стенде, а твэлы испытывались на ресурс в ампульном канале реактора Первой АЭС». Самое интересное — это способ выработки энергии. Рядом с реактором, буквально снаружи, размещались полупроводниковые термоэлектрические генераторы. Они работали как огромная термопара: одна сторона нагревалась реактором, другая охлаждалась в космическом вакууме. Перепад температур рождал электричество.
В чем была сложность? Создать конструкцию, которая выдержит чудовищные температуры и вибрации при запуске и при этом будет безопасна. Физики ФЭИ справились. Первый запуск «Бука» на спутнике «Космос‑367» состоялся в 1970 году. Всего было выполнено более 30 запусков. Каждая установка мощностью 2,5 кВт обеспечивала на орбите работу уникальной системы морской космической разведки «Легенда». Но «Бук» был лишь первым шагом.
«Топаз»
В 1987 году на орбиту отправился спутник «Космос‑1818» с установкой «Топаз». Если «Бук» был «самоваром» с внешними батареями, то «Топаз» стал реактором-преобразователем. В нем использовался принцип термоэмиссии. Эмиттер нагревался до высоких температур и испускал электроны, которые «оседали» на более холодном коллекторе, создавая электрический ток.
Испытания «Топаза» стали единственными в мире успешными летными испытаниями ядерной энергоустановки термоэмиссионного типа. «Космос‑1818» проработал на орбите около полугода. Успех был полным.
***
Сегодня, как и полвека назад, в мире раскручивается космическая гонка. И до сих пор опыт создания «Бука» и «Топаза», уникальная экспериментальная база ФЭИ позволяют России сегодня уверенно заявлять о своих планах по освоению Луны — не на бумаге, а на реальной опытной базе.
А кому интересно потрогать своими руками и посмотреть своими глазами на космические реакторы, можно поехать в Музей космонавтики в Калугу и собственными глазами увидеть макеты наших «Бука» и «Топаза» — их ФЭИ передал в музей в 2021 году.
