Европейское космическое агентство (ESA) готовится к историческому шагу — отправке первого собственного лунного посадочного модуля Argonaut в 2030 году. Этот аппарат, разрабатываемый консорциумом во главе с Thales Alenia Space, станет ключевым элементом программы по обеспечению независимого доступа Европы к Луне. Однако за внешней простотой миссии скрывается сложнейшая инженерная задача: как обеспечить работу аппарата в условиях 14-дневной лунной ночи, когда температура опускается до минус 173 градусов по Цельсию?
Ответ кроется в гибридной энергетической системе, которая сочетает в себе солнечные панели, аккумуляторные батареи и инновационные ядерные технологии. Сердцем этой системы станут легкие радиоизотопные нагревательные блоки (RHU) на основе америция-241 — изотопа, который ранее считался лишь трудноутилизируемым побочным продуктом ядерной энергетики.
Как устроена энергетическая система Argonaut
Основу электрической подсистемы (EPS), разработанной компанией OHB System AG, составляют постоянно установленные солнечные панели пиковой мощностью 900 ватт, аккумуляторная батарея на 150 вольт и распределительное устройство. Днём, когда Солнце освещает лунную поверхность, панели вырабатывают электроэнергию, часть которой запасается в батарее. Однако наступает ночь, и солнечная энергия исчезает на две земные недели. Именно тогда в дело вступают радиоизотопные нагревательные блоки, которые не производят электричество, но выделяют тепло, не позволяя критически важным компонентам замёрзнуть.
Параллельно ESA разрабатывает и более сложную систему — регенеративную топливную ячейку (RFCS), которая использует водород и кислород для выработки энергии ночью и электролизёр для преобразования воды обратно в газы днём. Эта технология, доведённая до уровня готовности TRL5, рассматривается как ключевой элемент для выживания в условиях лунной ночи.
Америций-241: ядерные отходы на службе космоса
Традиционно для космических миссий использовались радиоизотопные генераторы на основе плутония-238. Однако этот изотоп производится в ограниченных количествах, стоит чрезвычайно дорого и в основном доступен в США и России. Европа же десятилетиями зависела от поставок этих партнёров, что ограничивало её возможности в дальних космических исследованиях.
Решение было найдено в 2009 году в Великобритании. Учёные Национального ядерного лаборатории (NNL) обнаружили, что америций-241 — побочный продукт распада плутония в гражданских реакторах — может быть использован для создания радиоизотопных источников энергии. Преимущества очевидны: америций значительно дешевле плутония, его производство в пять раз выгоднее при одинаковой выходной мощности, и, что немаловажно, он является «безотходным» сырьём, превращая проблему утилизации в источник энергии.
В рамках программы ENDURE (European Devices Using Radioisotope Energy), запущенной ESA в 2022 году, британская компания Perpetual Atomics совместно с американской QSA Global и Университетом Лестера впервые в истории изготовили полноразмерный сердечник радиоизотопного нагревательного блока, содержащий керамические топливные таблетки америция-241 в металлической оболочке.
Безопасность превыше всего
Использование радиоактивных материалов в космосе требует беспрецедентных мер безопасности. Каждый блок должен выдерживать экстремальные нагрузки, включая потенциальный взрыв ракеты-носителя. В ноябре 2025 года команда Space Park Leicester и Perpetual Atomics завершила серию испытаний ударной прочности первичной защитной оболочки (клада) из платинового сплава. Десятки образцов были подвергнуты высокоскоростным ударам пластинами, движущимися со скоростью более 1000 метров в секунду — примерно в три с половиной раза быстрее скорости звука.
Испытания проводились в Исследовательском институте Университета Дейтона (штат Огайо, США). Оболочки выдержали удары, имитирующие падение на землю после входа в атмосферу на конечной скорости 70 м/с, а также столкновения со стальными плитами на скорости 110 м/с и выше. Успешное прохождение этих тестов позволило определить ключевые параметры безопасности всей системы.
Что это значит для будущего
Программа ENDURE предусматривает, что первые демонстрационные модули RHU, произведённые в Европе, отправятся в космос уже в 2028 году на борту марсохода Rosalind Franklin. Планируется, что с 2029 года завод будет производить установки тепловой мощностью 10 ватт в год в течение как минимум десяти лет, а также не менее 100 граммов америция-241 ежегодно.
Для миссии Argonaut это означает не просто возможность пережить лунную ночь. Это — фундаментальный сдвиг в философии космических исследований. Вместо того чтобы зависеть от внешних поставщиков и ждать, когда Солнце снова осветит панели, европейские аппараты смогут работать автономно в самых тёмных и холодных уголках Солнечной системы. Как отметил технический директор Perpetual Atomics Рами Месалам, «это больше, чем техническая победа — это рождение новой глобальной цепочки поставок для космических энергосистем».
Лунный посадочный модуль Argonaut, способный доставить на поверхность до 1500 килограммов полезного груза, станет первым шагом к постоянному присутствию Европы на Луне. И благодаря америцию-241, который ещё вчера считался отходами, этот шаг может оказаться куда более уверенным, чем предполагалось ранее.
