NASA разрабатывает ядерный двигатель для полёта к Марсу в 2028 году

NASA продвинулось в разработке космического аппарата SR-1 Freedom, который должен впервые продемонстрировать работу ядерной электроракетной двигательной установки за пределами околоземного пространства. Агентство определило подрядчика для создания системы преобразования тепла реактора в электричество, необходимое для работы двигателей. Запуск аппарата запланирован на конец 2028 года, а его полезной нагрузкой станут три марсианских вертолёта SkyFall, предназначенные для исследования поверхности Красной планеты и поиска подземных залежей льда.

О новом этапе программы NASA сообщило 20 октября 2026 года. Разработку системы преобразования энергии поручили американской компании Sierra Lobo в рамках контракта, заключённого ещё в 2024 году. Работы будут проводиться при участии Исследовательского центра имени Гленна, специализирующегося на космических двигательных установках и энергетических технологиях. Сам ядерный реактор разрабатывает Айдахская национальная лаборатория Министерства энергетики США.

В основе SR-1 Freedom лежит ядерная энергетическая установка электрической мощностью около 20 киловатт. Для выработки электроэнергии будет использоваться замкнутый цикл Брайтона, при котором тепло реактора нагревает рабочий газ, приводящий в движение турбину с электрогенератором. После охлаждения газ возвращается в систему, позволяя многократно использовать его без выброса в окружающее пространство.

В отличие от ядерных ракетных двигателей, которые непосредственно нагревают рабочее вещество и выбрасывают его через сопло, SR-1 Freedom будет использовать реактор исключительно как источник энергии. Полученное электричество направят на питание ионных двигателей холловского типа, создающих тягу за счёт ускорения заряженных частиц электрическим и магнитным полями.

Такая система развивает значительно меньшую тягу, чем обычный химический ракетный двигатель, но способна работать длительное время и гораздо экономнее расходовать рабочее вещество. Постепенное ускорение позволяет эффективно изменять траекторию космического аппарата во время продолжительного межпланетного перелёта.

По данным NASA, масса SR-1 Freedom составит около 12 тонн. В качестве ядерного топлива планируется использовать низкообогащённый уран с повышенным содержанием урана-235. Аппарат также получит электрические двигатели AEPS мощностью 12 киловатт каждый и оборудование, ранее разработанное для окололунной станции Gateway.

Основой конструкции станет энергетический и двигательный модуль PPE, первоначально предназначавшийся для обеспечения станции Gateway электроэнергией, связью и электрической тягой. Его использование позволит сократить объём новых разработок. К существующей конструкции добавят ядерный энергетический модуль с реактором, системой преобразования энергии и оборудованием для отвода избыточного тепла.

Во время запуска реактор останется выключенным. Его активация предусмотрена только после выхода аппарата за пределы земной орбиты. NASA и Министерство энергетики США проводят совместную оценку безопасности конструкции, включая анализ возможных отказов и требований к обращению с ядерными материалами.

Помимо испытания новой двигательной установки, SR-1 Freedom доставит к Марсу научную миссию SkyFall, разработкой которой руководит Лаборатория реактивного движения NASA. Она включает три вертолёта, созданных на основе технологий аппарата Ingenuity, который в 2021 году совершил первый управляемый полёт в атмосфере другой планеты.

Каждый новый вертолёт будет иметь массу около 5 килограммов и получит камеры, георадар, датчики температуры и другие научные приборы. Основная задача — исследование ранее не изученных районов Марса, составление подробных карт местности и поиск водяного льда под поверхностью. Георадар должен позволить исследовать верхние слои грунта на глубине примерно до 3 метров.

Посадка вертолётов будет отличаться от традиционной доставки марсианских аппаратов. После входа в атмосферу спускаемая система замедлится с помощью парашюта и ракетных двигателей, затем выпустит все три летательных аппарата непосредственно в воздухе. Каждый вертолёт должен самостоятельно совершить посадку и приступить к исследованиям.

Согласно текущему плану NASA, запуск SR-1 Freedom намечен на конец 2028 года, первое сближение с Марсом ожидается в 2029 году, а доставка вертолётов на поверхность — осенью 2030 года. Точные сроки будут зависеть от готовности ядерной установки и результатов наземных испытаний.

Миссия остаётся на стадии разработки, поэтому работоспособность всей системы ядерной электрической тяги в межпланетном полёте ещё предстоит подтвердить. Успешное выполнение программы позволит получить опыт эксплуатации космических реакторов за пределами орбиты Земли. Эти технологии NASA планирует использовать при создании энергетических систем для будущих лунных баз и исследовательских аппаратов, направляющихся в отдалённые области Солнечной системы.