Firefly Aerospace доставит на Луну радиоизотопный обогреватель на америции-241 для выживания в лунной ночи
Американские компании Firefly Aerospace и Zeno Power Systems подписали соглашение о доставке на Луну экспериментального радиоизотопного нагревательного блока (RHU), который должен продемонстрировать возможность работы космических аппаратов в условиях экстремальной лунной ночи. Миссия запланирована не ранее 2028 года и будет реализована в рамках коммерческой программы NASA по доставке грузов на Луну (CLPS). Посадочный аппарат Blue Ghost доставит установку на видимую сторону спутника Земли.
Технические особенности установки Survive-the-Night Package
В состав полезной нагрузки войдёт компактная система Survive-the-Night Package, разработанная Zeno Power Systems. В её основе лежит радиоизотопный нагревательный элемент мощностью около 5 Вт, работающий на америции-241. При естественном радиоактивном распаде изотоп непрерывно выделяет энергию в виде тепла, что обеспечивает постоянный источник тепла без зависимости от солнечного освещения. Нагреватель будет установлен на отдельной платформе вместе с системами электропитания, связи, управления, обработки данных и терморегулирования.
Устройство не предназначено для энергоснабжения всего космического аппарата. Его задача — поддерживать критически важные компоненты в рабочем диапазоне температур во время лунной ночи, пока солнечные панели не могут вырабатывать электроэнергию. После посадки Blue Ghost, используя солнечные панели, сначала будет выполнять основную научную программу NASA в течение лунного дня, затем радиоизотопный блок продолжит работу во время ночи, передавая данные о состоянии оборудования на Землю.
Проблема лунной ночи и роль ядерного тепла
Лунный день и лунная ночь длятся примерно по 14 земных суток. Из-за отсутствия атмосферы ночью температура на экваторе может опускаться примерно до −133 °C, а в постоянно затенённых полярных кратерах — ещё ниже, до −170 °C и ниже. В дневное время, напротив, нагрев превышает +110 °C. Такие условия создают серьёзную проблему для электроники и других систем космических аппаратов. Солнечные батареи в ночное время бесполезны, а аккумуляторы страдают от холода, что угрожает работоспособности бортовой электроники. Особенно остро вопрос стоит для постоянно затенённых областей, куда солнечный свет никогда не попадает.
Во время первой миссии Blue Ghost в 2025 году инженеры получили ценные данные о тепловом режиме на поверхности. По словам вице-президента Firefly Рэя Олленсворта, эти измерения показали всю сложность задачи для будущих длительных миссий. Генеральный директор Zeno Тайлер Бернстайн подчеркнул, что способность пережить лунную ночь станет ключевым фактором для долгосрочного присутствия на Луне.
Почему америций-241 вместо плутония-238
Традиционно в космических аппаратах для поддержания температуры бортовой электроники применялись радиоизотопные системы на плутонии-238. Однако мощности по его получению в США были остановлены к 1980-м годам, а потребности закрывались закупками у России по контракту 1992 года. В 2008 году или около того контракт был разорван, и пять лет спустя в США начали создавать собственные источники плутония-238, которого всё ещё недостаточно для всех задач.
Америций-241 рассматривается как привлекательная альтернатива. Период полураспада у него в пять раз больше, чем у плутония-238. Необходимо больше материала для получения той же тепловой энергии, и он сильнее фонит, но эта проблема решаема. Зато америций-241 образуется при переработке отработавшего ядерного топлива и может быть получен из отходов фактически в неограниченном количестве. В США его получают и могут производить в больших масштабах, что делает его перспективным для будущих лунных и космических программ NASA.
Первая миссия Blue Ghost и планы на будущее
Миссия 2028 года станет продолжением успешной посадки Blue Ghost Mission 1 в 2025 году. Полученные данные могут пригодиться для более длительных лунных миссий и работы в постоянно затенённых областях. Firefly также планирует будущие миссии Blue Ghost к обратной стороне Луны и в район куполов Грюйтуйзена, где вопрос термостабильности становится ещё более критичным. Успех этого эксперимента откроет дорогу к созданию постоянных лунных баз и долгосрочной инфраструктуры, способной функционировать в условиях вечной тени или полярной ночи.