Китай оценивает возможность посещения Нептуна аппаратом с ядерным реактором

16:08 29/06/2022
Комментарии 1 👁 629

Credit: NASA/Cowart

Китайские планетологи и инженеры нацеливаются на внешнюю часть Солнечной системы и разрабатывают новые способы добраться до Нептуна. В исследовании, опубликованном на китайском языке в Scientia Sinica Technologica группой высокопоставленных космических деятелей, описывается конструкция космического корабля, научные цели и, что особенно важно, схема его ядерного реактора для производства электроэнергии. Ядерный источник питания предложит революционное количество энергии по сравнению с РИТЭГ для решения научных задач, передачи данных и питания мощных электрических двигателей.

Причины, по которым вылазки во внешние пределы Солнечной системы происходят редко, заключаются в проблемах энергоснабжения: например, Нептун находится на расстоянии около 4 495 млн. км от Солнца, получая лишь 1/900 часть солнечного освещения, в сравнении с Землёй. Также потребуется много топлива для торможения с выходом на орбиту вокруг планеты, а также корабль должен работать в экстремальных условиях не менее 15 лет. Новый источник питания космического корабля, основанный на ядерном делении, облегчит доступ к внешней части Солнечной системы, куда отправлялись лишь немногие из миссий человечества по исследованию космоса. Пока что только одна миссия АМС «Вояджер-2», запущенная в 1977 году, посетила Нептун, совершив облет ледяного гиганта в 1989 году. Его полет с ограниченным набором инструментов имел большое значение, но многое еще предстоит узнать о восьмой планете.

Схема орбитального аппарата Нептуна

Предлагаемый план миссии определяет окно запуска в 2030 году, когда зонд будет запущен на ракете Long March 5. Он достигнет Нептуна на расстоянии около 30 астрономических единиц в 2040 году, пролетев мимо Юпитера, и выйдет на полярную орбиту вокруг ледяного гиганта.
По словам авторов, миссия будет направлена на то, чтобы дать новое представление о внешних пределах Солнечной системы, происхождении и эволюции Солнечной системы и, возможно, о происхождении жизни. Чтобы помочь решить инженерные и технологические проблемы и ответить на некоторые научные загадки Нептуна, китайская команда предлагает использовать ядерный реактор деления, с вырабатываемой мощностью электричества 10 кВт. Реактор будет генерировать электричество, необходимое для питания полезной нагрузки космического корабля в глубоком космосе и двигательной установки из четырех электрических двигателей. Космический корабль будет иметь массу до 3000 кг и гантелеобразную конструкцию, чтобы держать реактор как можно дальше от полезной нагрузки, чтобы уменьшить потребность в защите от тепла и радиации. В статье также подробно описаны международные стандарты использования ядерной энергии в космосе.

Научные цели включают глобальное дистанционное зондирование и изучение внутренней структуры Нептуна, состава атмосферы и характеристик движения, магнитного поля, солнечного ветра, спутников и системы колец планеты.

Основной космический корабль также будет нести четыре микроспутника общим весом 100 кг. Два будут использоваться в качестве пенетраторов, по отдельности нацеленных на атмосферу Нептуна и Тритон. Два других могут быть выпущены по пути к Нептуну, чтобы посетить примитивные небесные тела, такие как астероиды и кентавры.

Профессор Ли Флетчер из Лестерского университета (Великобритания) отмечает, что, учитывая, что Десятилетнее исследовательский план США рекомендует миссию Урана в качестве главного приоритета на ближайшее десятилетие, тщательное исследование системы Нептуна является достойной целью. Флетчер добавляет, что спутник Нептуна Тритон с его удивительной геофизической активностью и шлейфами также является особенно заманчивой целью. Самый большой из тринадцати известных спутников Нептуна, Тритон имеет ретроградную орбиту, ледяную шапку из замороженного азота и метана и, возможно, представляет собой океанический мир.

Китай заинтересован в ядерной энергетике для космоса

Мастерство Китая в использовании ядерных источников для космоса намного отстает от Соединенных Штатов, которые отправляли марсоходы с РИТЭГами, а также АМС «Вояджеры» и «Новые горизонты» далеко в глубокий космос. Китай полагался на Россию в отношении радиоизотопных установок для своих лунных посадочных и вездеходных миссий «Чанъэ-3» и «4», включая РИТЭГ для «Юйту-2».

У Вейжэнь, ведущий китайский деятель космических исследований и директор недавно созданной лаборатории исследования дальнего космоса в Тяньду, призвал к прорывам в создании космической ядерной энергетики поэтапно на уровни 10, 100 и 1000 кВт. Трудно оценить прогресс Китая в этой области, отчасти из-за деликатного характера ядерных технологий. Однако ясно, что исследователи в Китае, как и во многих областях космической деятельности, оценивают международный прогресс и возможности в этой области.

С практической точки зрения, уже есть предложения по реакторам для китайских космических миссий, включая ACMIR, работающий на уране. Дополнительные признаки того, что ядерная энергетика является частью будущих планов Китая по исследованию космоса, можно также увидеть в том факте, что страна рассматривает возможность добавления третьего космического корабля к своей запланированной миссии по изучению носа и хвоста гелиосферы. Дополнительный зонд, если он будет выбран, направится от Солнца перпендикулярно плоскости эклиптики и будет питаться от ядерного реактора.

По данным Всемирной ядерной ассоциации, Россия использовала в космосе более 30 ядерных реакторов, в то время как США запустили только один: SNAP-10A (система для вспомогательной ядерной энергетики) в 1965 году. Однако, НАСА сейчас работает над ядерными установками, как источниками энергии для станции на лунной поверхности в рамках миссии «Артемида».

Полетит ли орбитальный аппарат к Нептуну?

В настоящее время нет никаких указаний на статус этой предварительной исследовательской публикации, которая финансировалась Китайским национальным космическим управлением (CNSA). Тем не менее, это предложение является убедительным признаком и отражением того, на что смотрят официальные лица космической отрасли Китая с точки зрения возможностей.

Примечательно, что автором статьи является группа высокопоставленных лиц из крупных организаций, занимающихся космическими технологиями, исследованиями и ядерной энергетикой. К ним относятся CNSA, два основных производителя спутников под управлением главного космического подрядчика Китая (CAST и SAST), Школа ядерных наук и технологий Университета Ланьчжоу, Управление по атомной энергии Китая, Китайский институт атомной энергии, институты Китайской академии. наук и университетов Бэйхан и Пекин.

С инженерной стороны это потребует прорывов в ключевых технологиях, включая энергоснабжение космических реакторов и сверхдальнее отслеживание и управление в дальнем космосе. Решение поставленных задач будет способствовать заявленной национальной цели превращения Китая в крупную космическую державу.

Благодаря этим достижениям Нептун может стать частью дорожной карты страны по исследованию космоса, которая уже включает возвращение образцов с Марса и с околоземных астероидов и изучение комет главного пояса, а также миссию на Юпитер. Шансы миссии на Нептун, вероятно, зависят от технического прогресса и доступа к финансированию в течение следующих нескольких лет.

Дорогие друзья! Желаете всегда быть в курсе последних событий во Вселенной? Подпишитесь на рассылку оповещений о новых статьях, нажав на кнопку с колокольчиком в правом нижнем углу экрана ➤ ➤ ➤

Источник

One Comment

  1. После реализации в 2029-2030 годах миссии по исследованию Юпитера и его крупнейших спутников, можно будет говорить о серьезности намерений, а пока миссию Тяньвэнь-2 уже сдвинули на год, на 2025 год.

Добавить комментарий