Ядерные микрозонды смогут работать в условиях вечной тьмы на Луне

Постоянно затененные области Луны, называемые также кратерами вечной тьмы, могут изучаться микрозондами с ядерным питанием (NMP). Исследование технологии в рамках первой фазы программы НАСА NIAC подтвердило жизнеспособность концепции.

Устройство размером 5×5 см и массой в несколько грамм предназначено для лунной спектроскопии и других задач. Проведение анализов на южном полюсе Луны осложнено экстремальным холодом, недостатком солнечной энергии и длительной темнотой. Распределенная сеть NMP могла бы составить карту запасов воды на Луне, что критически важно для программы Artemis. Кроме того, их можно использовать для миссий на Марс, Европу, Энцелад и астероиды, где альтернативные источники питания непрактичны.

Ключевая инновация этих устройств — тритиевые бета-вольтаические (то есть вырабатывающие ток из бета-излучения) источники питания, обеспечивающие долговременное энергоснабжение в экстремальных условиях, непригодных для традиционных фотоэлементов и химических батарей.

Важным открытием первой фазы стало обнаружение термостабилизирующего эффекта тритиевого гидрида металла в бета-вольтаическом элементе: выделяемое при распаде тепло поддерживает рабочую температуру электроники. Иными словами, ядерная батарейка не только питает датчики, но и обеспечивает им комфортные температурные условия, что стало настоящим прорывом для автономных систем в экстремальной среде.

Во второй фазе разработки исследователи намерены улучшить параметры тритиевых бета-вольтаических элементов до 1–10 мкВт непрерывной электрической мощности и более высокой тепловой отдачи. Испытания в симуляции лунных условий позволят оценить живучесть при посадке с перегрузками 27 000–270 000 g и взаимодействии с реголитом. Цель — изготовление прототипов и их выход на четвертый уровень технической готовности с оценкой масштабируемости, применимости и экономической целесообразности в сравнении с альтернативными решениями

Помимо лунных миссий, технология может быть полезной на Марсе с его пылевыми бурям и длинными ночами, а также в изучении дальнего космоса. Более того, ядерным батарейкам и на Земле может найтись применение — например в биомедицинских имплантах и экологическом мониторинге.