Крошечный спутник, запущенный SpaceX во вторник, может ознаменовать значительный сдвиг в том, как космические аппараты получают энергию.

Небольшой космический аппарат под названием BOHR вышел на орбиту в рамках миссии SpaceX Transporter-17 с базы космических сил Ванденберг в Калифорнии. Внутри CubeSat находится небольшое устройство на тритии, созданное компанией City Labs из Майами, которая заявляет, что выпустила первую коммерческую ядерную полезную нагрузку в космос.

«Это исторический шаг для коммерческой ядерной энергетики в космосе», — заявил генеральный директор City Labs Питер Кабауи в заявлении.

Цель миссии скромна, но важна: проверить, сможет ли частный ядерный микроисточник пережить запуск, работать на орбите и пройти через регуляторную систему. SpaceX сообщила, что Transporter-17 нес 81 полезный груз, включая CubeSat, микроспутники и орбитальные транспортные аппараты.

BOHR не несёт ядерный реактор или генератор плутония, как те, что используются для исследования внешней части Солнечной системы (например, Voyager и New Horizons), или суровых условий, таких как поверхность Марса (например, роверы Curiosity и Perseverance). Его полезная нагрузка использует тритий — радиоактивную форму водорода, которая медленно распадается и высвобождает бета-частицы. Полупроводник преобразует часть этой энергии в постоянный поток электричества. Если такой подход будет безопасно и надёжно работать на орбите, подобные устройства однажды могут помочь питать небольшие космические аппараты, датчики или обогреватели в местах, где солнечный свет слабый, прерывистый или отсутствующий — от тенистых лунных кратеров до долгой лунной ночи.

Батарейка, питающаяся за счёт распада

BOHR расшифровывается как спутник Betavoltaic Orbital High-Reliability. Его полезная нагрузка использует технологию NanoTritium от City Labs — бетавольтаический источник энергии, который преобразует энергию распада трития непосредственно в электричество с помощью полупроводника.

Это отличает её от ядерных энергетических систем, которые NASA использует десятилетиями. Радиоизотопные термоэлектрические генераторы NASA, или RTG, используют тепло распада плутония-238 для производства электроэнергии. Они выполняли миссии вдали от Солнца. Зонды Voyager, а марсианские роверы NASA Curiosity и Perseverance используют многоцелевые RTG как для обеспечения мощности, так и для тепла.

Устройство City Labs гораздо меньше и гораздо слабее. Сам CubeSat по-прежнему использует солнечную энергию для основной работы, а тритий — как независимый источник энергии и доказательство концепции. Сказал Кабауи Флорида сегодня что технология «очень маломощная» и что компания ожидает результатов в течение нескольких недель или месяцев, хотя полезная нагрузка может оставаться на орбите около 10 лет.

«Мы первые. Это будет первый в мире коммерческий ядерный запуск», — сказал Кабауи перед запуском.

City Labs утверждает, что их устройства излучают низкий уровень радиации и могут использоваться в коммерческих условиях. NASA также описало тритиевые бетавольтаические системы как возможный способ запуска автономных датчиков масштаба сантиметров в постоянно затенённых областях Луны, где экстремальный холод и отсутствие солнечного света затрудняют использование обычных батарей.

«Обычно ядерные материалы, конкретные устройства можно отправлять только между одной компанией другой, и у них должны быть одобренные радиационные объекты для обработки материалов», — сказал Кабауи. «Но не с тритиевыми источниками энергии.»

Почему космос снова хочет ядерную энергетику

Ядерная энергетика никогда не исчезала из космических полетов. В марте NASA объявило о своей миссии Skyfall, которая будет включать отправку космического аппарата на Марс, полностью работающего на ядерном делении. Но до сих пор любой ядерный энергетический проект в космосе в основном принадлежал миссиям, предписанным правительством.

«Инновации здесь не только в технологиях. Это в регуляторной части», — сказал Кабауи Полезная нагрузка . «Ядерная энергетика существует уже десятилетиями. NASA смогла это сделать, другие государственные агентства по всему миру уже сделали это, но чтобы действительно сделать следующий шаг [and] чтобы масштабироваться, это должно быть коммерческим.»

BOHR получила разрешение от FAA в рамках американской системы запуска космических аппаратов с ядерными системами, созданной в рамках Меморандума президента по национальной безопасности 20 в 2019 году. Меморандум установил процесс одобрения запусков с использованием космических ядерных систем.

Время не случайное. NASA и Министерство энергетики сообщили в январе, что разрабатывают реактор на поверхности Луны, предназначенный для многолетней работы без дозаправки. Офис лунных технологий NASA описывает поверхностную энергию деления как способ обеспечивать непрерывную энергию независимо от солнечного света и температуры, с запланированным на строительство первого лунного реактора на 2030 год.

Такой реактор будет находиться на самом конце шкалы мощности. Тритиевые устройства City Labs находятся на другом конце: небольшие, надёжные источники датчиков, обогревателей или маломощной электроники.

Ядерная энергия для Луны

Кабауи отметил, что такие устройства могут вырабатывать «десятки ватт тепла», что достаточно для многих будущих миссий на поверхность Луны. Он сообщил, что компания также работает над независимыми источниками тепла для программы NASA Commercial Lunar Payload Services, с целью помочь миссиям пережить двухнедельную лунную ночь или работать в постоянно затеняемых регионах.

«Мы рады открыть этот путь, но это касается не только City Labs», — сказал Кабауи. — «Мы открываем коммерческое ядерное пространство для множества других компаний, которые тоже пытаются заниматься подобным.»

Инженерам всё ещё предстоит узнать, как полезная нагрузка работает на орбите, сможет ли система масштабироваться и как будущие миссии сбалансируют безопасность, стоимость и полезность.

Однако запуск говорит о том, что коммерческая космическая ядерная энергетика на орбите становится более распространённой.

«BOHR демонстрирует, что безопасные, компактные и одобренные регуляторами ядерные энергетические системы готовы к рутинному коммерческому развертыванию», — сказал Кабауи.