Новая космическая гонка вовлекает Соединенные Штаты, Россию и Китай в стремление разместить функционирующие ядерные реакторы на Луне. Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства (NASA) планирует иметь готовый реактор к запуску к декабрю 2030 года. В то же время, партнерство России и Китая ставит целью запуск собственной системы к 2036 году.
Спешка обусловлена борьбой за постоянное присутствие на Луне. США и Китай намерены создать базы на спутнике, искать ресурсы, такие как замерзшая вода, и использовать Луну как стартовую площадку для более глубоких миссий в Солнечной системе. В этом контексте атомная энергия рассматривается как ключевой элемент.
Однако некоторые ученые предупреждают, что гонка может развиваться слишком быстро, создавая трудноконтролируемые риски. Эдвин Лайман, директор по энергетической безопасности ядерной энергии в Union of Concerned Scientists, заявил The New York Times: «В космической гонке всегда будет конкуренция, и если вы добавите ядерную энергию в эту смесь, она может пойти потенциально более опасным путем».
Роль России и Китая в лунном проекте
Российские государственные агентства поручили России разработать лунный реактор Selena, который должен обеспечивать энергией лунные станции под руководством Китая. Этот аппарат способен производить до 10 киловатт электроэнергии и работать автономно в течение десяти лет, используя принципы работы ранее разработанного реактора для Арктики.
Партнерство России и Китая имеет свою особенность: согласно анализу документов и исследований, ядерная энергия является основной задачей лунного проекта, делегированного Китаем России. Российский опыт объясняет этот выбор, поскольку страна запустила более 30 реакторов в космос, преимущественно в 1970-х и 1980-х годах, в рамках спутников Холодной войны. Россия также является крупной державой в гражданской ядерной энергетике.
Кроме того, Россия контролирует один из крупнейших источников топлива, считающегося наиболее безопасным для космических реакторов — малообогащенный уран. Михаил Ковальчук, президент Института Курчатова, участвующего в разработке лунного реактора, отметил: «Практически нет конкурентов для России в области космической ядерной энергетики».
Опыт и планы США
Соединенные Штаты уже имели опыт использования реактора в космосе: NASA запустила подобный аппарат в 1965 году, но он был отключен после сбоя, не связанного с другим космическим аппаратом. С тех пор США инвестировали более 20 миллиардов долларов в программы космической ядерной энергетики, однако ни один реактор не был введен в эксплуатацию.
Теперь NASA стремится ускорить график. Проект Lunar Reactor 1 должен генерировать 20 киловатт электроэнергии, что примерно соответствует потреблению 16 американских домохозяйств, и функционировать пять лет без вмешательства человека. Агентство также планирует использовать ядерную энергию для запуска космического аппарата к Марсу в декабре 2028 года, чего ранее не удавалось сделать.
Параллельно Пентагон намерен разрабатывать собственные космические реакторы для использования на орбите и на Луне. Основная обеспокоенность США заключается в том, что российский-китайский реактор может прибыть раньше и создать фактическую зону отчуждения вокруг стратегически важной области поверхности Луны.
Технические и геополитические препятствия
Несмотря на планы, графики неоднократно задерживались. Эксперты считают маловероятным выполнение всех целей. Пока не существует проверенного посадочного модуля, способного доставить тяжелый и потенциально радиоактивный груз на неровную лунную поверхность. Также никогда не проводилась установка реактора в условиях низкой гравитации.
США и Россия заявляют, что их реакторы будут отправлены в космос без активации; топливо останется «холодным», то есть не начнется ядерная реакция, что значительно снизит риск при запуске. Тем не менее, специалисты утверждают, что аварии остаются возможными. Леопольд Саммерер, возглавляющий рабочую группу ООН по ядерной энергетике в космосе, заявил: «Сейчас момент, когда существует много риска. У нас было много запусков сбоев, поэтому у нас есть много данных о том, что может пойти не так».
Одним из сценариев является падение реактора в океан. Вода замедляет нейтроны и может увеличить вероятность цепной реакции. По мнению экспертов, нечто подобное могло произойти в России в 2019 году, когда баллистическая ракета, приводимая в движение ядерной энергией, упала в Белое море. По данным Государственного департамента США, во время попытки спасения оборудования произошла ядерная реакция, в результате чего погибло не менее пяти рабочих. Россия опровергла эти утверждения, заявив, что ракета не была приведена в движение реактором.
Существует еще одна проблема: что происходит, когда лунный реактор выходит из срока службы? На Земле вывод реактора из эксплуатации — сложный процесс, занимающий годы. Однако NASA и российские власти заявляют, что на Луне намерены просто оставить радиоактивные материалы на месте. Джульен де Труллиу де Ланверсин, ядерный физик из Университета науки и технологий Гонконга, заметил: «В гонке они не хотят беспокоиться о сложной проблеме, для которой у никого нет решения».
Риски не заканчиваются после прибытия реактора на поверхность Луны. На Земле ядерные реакторы защищены удерживающими конструкциями, а строительство подобного на Луне было бы чрезвычайно дорогим и технически сложным. NASA утверждает, что ее реактор будет защищен, но пока неясно, как именно это будет сделано. Эксперты также ожидают, что установки будут окружены зонами, куда астронавты и оборудование не смогут попасть из-за радиации.
Р. Скотт Кемп, профессор ядерной науки и инженерии Массачусетского технологического института (MIT), считает, что на Луне аварии будут более вероятными. Он пояснил: «Определение аварии — это когда вещи не происходят по плану».
На Луне проблема может быть еще сложнее для сдерживания. Отсутствие ветра для рассеивания частиц, но низкая гравитация позволяет обломкам преодолевать большие расстояния после взрыва. Пример такого риска — возврат на Землю советского спутника Kosmos 954 в 1978 году, приводимого в движение ядерной энергией. Он вышел из атмосферы неконтролируемо и распространил радиоактивные материалы на площади почти 124,3 тысячи кв. км на севере Канады. После примерно года очистки было восстановлено лишь 0,1% источника энергии спутника.
Другой вызов связан с типом используемого урана. В технических документах и контрактах NASA заявляет о намерении использовать не высокообогащенный уран, который считается более безопасным для передовых реакторов. Однако это топливо, известное как HALEU, отсутствует в США. Ситуация усугубляется геополитикой: Россия является крупнейшим производителем этого типа урана, но США запретили импорт из России в 2024 году из-за войны в Украине.
Документы NASA указывают, что агентство рассчитывает, что Министерство энергетики зарезервирует малообогащенное топливо для космических реакторов. Однако само правительство США сталкивается с трудностями в производстве достаточного количества. Россия и Китай не раскрыли, какое топливо они планируют использовать. Исторический фон усиливает беспокойство: старые российские космические реакторы использовали высокообогащенный уран. Член Конгресса штата Билл Фостер, физик, выступавший против использования высокообогащенного урана в космических реакторах, заявил: «Не нужно много больше, чем механическая мастерская и немного взрывчатки, чтобы превратить это в очень убедительное оружие».
Лунная гонка также может стимулировать компании, разрабатывающие микрореакторы — устройства, способные генерировать до 10 мегаватт электроэнергии. Эти реакторы слишком малы для удовлетворения энергетических потребностей крупных центров обработки данных, но нашли применение в космическом и военном секторах. В августе Пентагон выбрал компанию Antares для разработки и демонстрации микрореактора для космического применения. Компания также входит в число участников испытаний реакторов, проведенных летом в рамках программы Министерства энергетики США. Antares заявила о намерении участвовать в тендерах NASA и Пентагона на лунные реакторы. Тем не менее, ни один из этих микрореакторов не доказан и не готов к установке на Луне.
Фундаментальные вопросы безопасности остаются без окончательных ответов, включая способы отвода тепла, защиты оборудования от радиации и поддержания структурной целостности компактного и легкого реактора. Кати Хафф, глава отдела ядерной инженерии и физики инженерии Университета Висконсина-Мэдисон (США), заявила: «Размещение реактора на Луне абсолютно осуществимо». Однако, чем больше требуется энергии, тем сложнее строить оборудование. По мнению Хафф, конкуренция может быть не лучшим путем: «Я хочу видеть больше международного сотрудничества в космосе. Именно там научное сотрудничество в команде превзошло нашу недружелюбную международную политику».