NASA готовит новый ядерный генератор для миссий к Урану

NASA может получить новый мощный источник энергии для миссий в дальний космос после того, как перспективный ядерный генератор нового поколения успешно прошел один из ключевых этапов разработки. Компания L3Harris Technologies объявила, что 2 апреля ее система Next-Generation Radioisotope Thermoelectric Generator, сокращенно Next Gen RTG, успешно завершила критический анализ конструкции. Этот этап подтверждает, что проект соответствует техническим требованиям и может перейти к стадии производства.

Ожидается, что новый генератор начнет использоваться в миссиях NASA уже в начале 2030-х годов. Система разрабатывается специально для аппаратов, работающих во внешней части Солнечной системы, где солнечный свет становится слишком слабым для эффективного применения солнечных панелей.

Next Gen RTG способен вырабатывать около 250 ватт электроэнергии в начале своего срока службы. Электричество производится за счет преобразования тепла, возникающего при распаде плутония-238. NASA использует радиоизотопные термоэлектрические генераторы уже несколько десятилетий. Именно такие системы обеспечивали энергией знаменитые миссии Voyager, Cassini, New Horizons, а также марсоходы Curiosity и Perseverance.

В отличие от генераторов, применяемых на марсоходах, новая установка ориентирована на работу в условиях глубокого космоса. Инженеры оптимизировали систему для эффективного отвода тепла и генерации энергии в крайне холодной среде. Благодаря этому удалось повысить выходную мощность без увеличения общей массы устройства. Компактность конструкции может стать особенно важной для будущих космических миссий, где каждый дополнительный килограмм влияет на стоимость запуска и характеристики аппарата.

По словам генерального менеджера подразделений RocketWorks и Power Systems компании L3Harris Билла Сэка, Next Gen RTG представляет собой значительный шаг вперед с точки зрения эффективности. Он отметил, что система обеспечивает большую мощность при сохранении примерно той же массы, что особенно важно для длительных исследовательских миссий в дальнем космосе.

Одним из главных кандидатов на использование нового генератора считается проект орбитального аппарата для исследования Урана. Предполагается, что такой космический аппарат будет оснащен двумя генераторами Next Gen RTG. Они смогут не только обеспечивать оборудование электричеством, но и поддерживать необходимую температуру бортовых систем в экстремально холодных условиях внешней Солнечной системы.

Интерес к миссии к Урану в последние годы значительно вырос. Ученые считают, что изучение этой планеты поможет лучше понять процессы формирования планет и природу ледяных миров. Кроме того, новая технология может применяться в миссиях к Нептуну и спутнику Тритон, а также в долговременных проектах по исследованию спутников внешних планет и объектов пояса Койпера, расположенных еще дальше, чем траектория миссии New Horizons.

Инженеры также рассматривают возможность применения системы в межзвездных миссиях-предшественниках, которые смогут отправиться дальше маршрутов аппаратов Voyager 1 и Voyager 2.

Разработка нового генератора связана с восстановлением и модернизацией технологий, использовавшихся в предыдущих поколениях RTG. В 2021 году Idaho National Laboratory, действующая при поддержке Министерства энергетики США, выбрала компанию L3Harris для возрождения производственных возможностей, которые в последние годы были существенно ограничены.

В ходе работ инженерам пришлось не только заменить устаревшие компоненты, но и восстанавливать недостающую техническую документацию по ранним системам. Руководитель программы Space Propulsion and Power Systems компании L3Harris Лео Гард заявил, что специалистам удалось заново воспроизвести утраченные технические детали и подобрать современные аналоги для снятых с производства компонентов благодаря масштабной инженерной работе.

L3Harris отвечает за общую интеграцию проекта. Компания Teledyne Technologies поставляет термоэлектрические компоненты, а BAE Systems занимается разработкой теплоизоляционных систем для генератора.

Ожидается, что программа достигнет стадии проверки готовности к производству в 2027 году.