Ядерный «ускоритель» для космоса
В МИРЕ / #4_2025
Текст: Екатерина ЧИСТОВА / Иллюстрации: Antares, DARPA, Ultra Safe Nuclear
На фото: Визуализация модульного микрореактора Antares, разработанного для автономного энергоснабжения в ходе космических миссий
Пока SpaceX и Blue Origin соревнуются, запуская многоразовые ракеты на традиционных двигателях, два малоизвестных стартапа делают ставку на куда более смелую технологию. ExLabs и Antares объединились, чтобы создать коммерческий космический аппарат с ядерным микрореактором — и уже в 2029 году он может отправиться на геостационарную орбиту. Их система обещает решить главную проблему освоения дальнего космоса — нехватку энергии. Но кто стоит за этим проектом и почему его поддерживают Пентагон и частные инвесторы?
Американские стартапы ExLabs и Antares Industries создали альянс для разработки космического аппарата, оснащенного ядерным микрореактором, с целью осуществления миссий на геостационарной орбите и в дальнем космосе. Этот проект — важный шаг в направлении внедрения ядерных технологий в космическую инфраструктуру.
Первым этапом сотрудничества станет демонстрационная миссия на геостационарной орбите, запланированная на конец 2028—2029 год. Ее целью будет валидация технологий атомной энергетики в космосе, призванная открыть путь для их широкого применения. (Первые миссии ExLabs, включая намеченный на 2028 год полет к астероиду Апофис, не будут использовать ядерные технологии.)
В рамках сотрудничества ExLabs интегрирует микрореакторную технологию Antares в свой научно-исследовательский и ресурсный аппарат ExLabs Science Exploration & Resource Vehicle (SERV). Это платформа, предназначенная для решения различных задач, включая научные исследования, разведку ресурсов, поддержку коммерческих и оборонных операций. Модульная конструкция позволяет ему адаптироваться к различным функциям. Это не просто спутник, это многоцелевой космический аппарат, ориентированный не только на орбитальные полеты, но и на перемещение между космическими объектами.
ExLabs и Antares планируют долгосрочное сотрудничество, в рамках которого ExLabs станет партнером по интеграции ядерных систем Antares в космические аппараты. Обе компании обладают контрактами с Космическими силами и ВВС США, что подчеркивает стратегическую значимость их совместных разработок для национальной безопасности и освоения космоса.
Генеральный директор ExLabs Мэтт Шмидгалл отметил: «Будущее космической инфраструктуры зависит от мощных и масштабируемых решений, ключ к которым — атомные технологии. Наше сотрудничество с Antares открывает новую эру в освоении космоса: аппараты смогут работать дольше, летать дальше и выполнять миссии, раньше казавшиеся невыполнимыми».
Глава отдела инженерии Antares Уилл Мэдсен добавил: «Слишком долго атомные технологии в космосе оставались теоретическими концепциями — пришло время их реализовать».
В пресс-релизах организаций и СМИ не приводятся технические характеристики реактора Antares, однако его описание можно найти на старой версии сайта компании. Реактор R1 будет оснащен комбинированной радиационной защитой из вольфрама и карбида бора. Управление реактивностью будет осуществляться с помощью вращающихся барабанов, содержащих поглощающие материалы — графит и карбид бора. В качестве ядерного топлива будет использоваться топливо типа TRISO, размещенное в графитовом матричном блоке. Отвод тепла от активной зоны будет обеспечиваться с помощью натриевых тепловых труб; преобразование тепловой энергии в электрическую будет осуществляться в рамках замкнутого термодинамического цикла Брайтона с использованием азота в качестве рабочего тела.
Первым этапом сотрудничества станет демонстрационная миссия на геостационарной орбите, запланированная на конец 2028—2029 год. Ее целью будет валидация технологий атомной энергетики в космосе, призванная открыть путь для их широкого применения. (Первые миссии ExLabs, включая намеченный на 2028 год полет к астероиду Апофис, не будут использовать ядерные технологии.)
В рамках сотрудничества ExLabs интегрирует микрореакторную технологию Antares в свой научно-исследовательский и ресурсный аппарат ExLabs Science Exploration & Resource Vehicle (SERV). Это платформа, предназначенная для решения различных задач, включая научные исследования, разведку ресурсов, поддержку коммерческих и оборонных операций. Модульная конструкция позволяет ему адаптироваться к различным функциям. Это не просто спутник, это многоцелевой космический аппарат, ориентированный не только на орбитальные полеты, но и на перемещение между космическими объектами.
ExLabs и Antares планируют долгосрочное сотрудничество, в рамках которого ExLabs станет партнером по интеграции ядерных систем Antares в космические аппараты. Обе компании обладают контрактами с Космическими силами и ВВС США, что подчеркивает стратегическую значимость их совместных разработок для национальной безопасности и освоения космоса.
Генеральный директор ExLabs Мэтт Шмидгалл отметил: «Будущее космической инфраструктуры зависит от мощных и масштабируемых решений, ключ к которым — атомные технологии. Наше сотрудничество с Antares открывает новую эру в освоении космоса: аппараты смогут работать дольше, летать дальше и выполнять миссии, раньше казавшиеся невыполнимыми».
Глава отдела инженерии Antares Уилл Мэдсен добавил: «Слишком долго атомные технологии в космосе оставались теоретическими концепциями — пришло время их реализовать».
В пресс-релизах организаций и СМИ не приводятся технические характеристики реактора Antares, однако его описание можно найти на старой версии сайта компании. Реактор R1 будет оснащен комбинированной радиационной защитой из вольфрама и карбида бора. Управление реактивностью будет осуществляться с помощью вращающихся барабанов, содержащих поглощающие материалы — графит и карбид бора. В качестве ядерного топлива будет использоваться топливо типа TRISO, размещенное в графитовом матричном блоке. Отвод тепла от активной зоны будет обеспечиваться с помощью натриевых тепловых труб; преобразование тепловой энергии в электрическую будет осуществляться в рамках замкнутого термодинамического цикла Брайтона с использованием азота в качестве рабочего тела.
TRISO (TRIstructural-ISOtropic) — инновационное ядерное топливо, разработка которого началась еще в 1960‑х годах в рамках международного проекта DRAGON (Великобритания — США). TRISO — это микрочастицы, включающие ядро из диоксида/оксикарбида урана, окруженное несколькими слоями защитных оболочек из пиролитического углерода и карбида кремния. Такая структура обеспечивает высокую устойчивость к радиационному воздействию, коррозии и экстремальным температурам, достигающим 1600 °C.
С начала 2000‑х TRISO переживает ренессанс: высокие характеристики делают его ключевым компонентом в проектах микрореакторов (в том числе военного Pele) и космических энергетических систем (Kilopower, DRACO). TRISO безопасно даже при потере теплоносителя, не плавится и не взрывается, что критически важно для миссий за пределами Земли. Сегодня оно рассматривается как стратегическое топливо для устойчивых и автономных энергетических решений будущего — как на Земле, так и в космосе.
С начала 2000‑х TRISO переживает ренессанс: высокие характеристики делают его ключевым компонентом в проектах микрореакторов (в том числе военного Pele) и космических энергетических систем (Kilopower, DRACO). TRISO безопасно даже при потере теплоносителя, не плавится и не взрывается, что критически важно для миссий за пределами Земли. Сегодня оно рассматривается как стратегическое топливо для устойчивых и автономных энергетических решений будущего — как на Земле, так и в космосе.
Основатели и инвесторы
Посмотрим же, какие люди и чьи деньги стоят за стартапами, обещающими укрепление национальной безопасности США.
ExLabs была основана в 2023 году Мэтью Шмидгаллом и Мигелем Паскуалем. М. Шмидгалл — предприниматель и инженер, основатель нескольких проектов в области медиа, технологий и инноваций, включая стартап-лабораторию Inqubator.io. Он также увлекается мотогонками на внедорожниках, владеет Rocket Motorsports и Sand Rocket, совмещая страсть к скорости, технике и исследованиям. М. Паскуаль, главный научный руководитель стартапа, получил магистерскую степень по аэрокосмической инженерии в Калифорнийском университете и более 10 лет до основания ExLabs проработал в Boeing на позиции старшего инженера в различных дивизионах.
Важную роль в команде ExLabs играют также Том Кули, бывший главный научный сотрудник космических систем Исследовательской лаборатории ВВС; Далибор Джуран, бывший главный инженер E-Space; и Кейко Накамура, которая провела почти 20 лет в NASA и была соисследователем в миссиях по изучению астероидов, включая Hayabusa2 и OSIRIS-Rex.
ExLabs развивает бизнес-модель «Миссия как услуга» (Mission as a Service) — современный подход в космической отрасли, при котором заказчику не обязательно владеть спутником, ракетой или наземной инфраструктурой, достаточно заплатить сторонней организации за выполнение конкретной миссии под ключ. В июне 2023 года ExLabs получила грант в размере $ 1,7 млн от программы SpaceWERX, инновационного подразделения министерства ВВС США, на разработку автономного робота для захвата и стыковки (ACQR). В июне 2024 года компания получила дополнительное финансирование в размере $ 1,9 млн, что позволило ускорить разработку прототипа ACQR и подготовиться к его орбитальным испытаниям.
Деятельность Antares, также созданной в 2023 году, по заявлению компании, основана на убеждении: энергетическое изобилие и сильная оборонная промышленность — ключи к экономическому росту в США. «Именно поэтому мы разрабатываем мобильные микрореакторы для военных», — поясняет компания. Antares создает компактные микрореакторы мощностью 100−300 кВт, способные быстро разворачиваться и обеспечивать энергией военные базы и другие объекты Минобороны в отдаленных или конфликтных зонах.
Antares была основана Джорданом Брамблом, CEO, и Джулией ДеУол, занимающей пост президента. Д. Брамбл начинал свой профессиональный путь (стажировался два лета подряд) в Northrop Grumman, где занимался системной инженерией на строительстве и модернизации атомных подводных лодок и авианосцев. Затем в качестве ассистента по астрофизическим исследованиям в Университете Д. Мейсона изучал взаимодействующие галактики в радиодиапазоне. Он успел поработать даже в Белом доме. В последние годы его носило из стороны в сторону — от юридической онлайн-платформы до ресторанного бизнеса, — неизменным оставался лишь фокус на ИТ-составляющую проектов.
Д. ДеУол, активная пользовательница Twitter и ярая сторонница атомной энергетики, а также бизнес-ангел, до основания Antares отвечала за развитие Starlink в SpaceX, а еще раньше работала старшим операционным директором проекта Opendoor.com — онлайн-платформы по продаже домов в США.
Команда компании включает специалистов из SpaceX, MIT, Rigetti Computing и ВВС США. Тот же У. Мэдсен до прихода в Antares работал в компании Rigetti Computing, занимающейся разработками схем для квантовых компьютеров, а до этого — инженером в ВВС США (собственно, академию военно-воздушных сил он и закончил).
Antares сотрудничает с национальными лабораториями, включая Idaho National и Sandia National, заключила контракты с Минобороны и Минэнерго США на сумму $ 4,3 млн. В октябре 2023 года Antares привлекла $ 8 млн финансирования от инвесторов, в октябре 2024 года закрыла раунд серии A на сумму $ 30 млн. Таким образом, общий объем привлеченного капитала составил более $ 38 млн.
В феврале 2025 года компания открыла в Калифорнии новый завод для исследований и разработок, производства компонентов и, в конечном итоге, сборки микрореакторов. Первый демонстрационный блок мощностью 240 кВт планируется ввести в эксплуатацию к середине 2025 года.
Посмотрим же, какие люди и чьи деньги стоят за стартапами, обещающими укрепление национальной безопасности США.
ExLabs была основана в 2023 году Мэтью Шмидгаллом и Мигелем Паскуалем. М. Шмидгалл — предприниматель и инженер, основатель нескольких проектов в области медиа, технологий и инноваций, включая стартап-лабораторию Inqubator.io. Он также увлекается мотогонками на внедорожниках, владеет Rocket Motorsports и Sand Rocket, совмещая страсть к скорости, технике и исследованиям. М. Паскуаль, главный научный руководитель стартапа, получил магистерскую степень по аэрокосмической инженерии в Калифорнийском университете и более 10 лет до основания ExLabs проработал в Boeing на позиции старшего инженера в различных дивизионах.
Важную роль в команде ExLabs играют также Том Кули, бывший главный научный сотрудник космических систем Исследовательской лаборатории ВВС; Далибор Джуран, бывший главный инженер E-Space; и Кейко Накамура, которая провела почти 20 лет в NASA и была соисследователем в миссиях по изучению астероидов, включая Hayabusa2 и OSIRIS-Rex.
ExLabs развивает бизнес-модель «Миссия как услуга» (Mission as a Service) — современный подход в космической отрасли, при котором заказчику не обязательно владеть спутником, ракетой или наземной инфраструктурой, достаточно заплатить сторонней организации за выполнение конкретной миссии под ключ. В июне 2023 года ExLabs получила грант в размере $ 1,7 млн от программы SpaceWERX, инновационного подразделения министерства ВВС США, на разработку автономного робота для захвата и стыковки (ACQR). В июне 2024 года компания получила дополнительное финансирование в размере $ 1,9 млн, что позволило ускорить разработку прототипа ACQR и подготовиться к его орбитальным испытаниям.
Деятельность Antares, также созданной в 2023 году, по заявлению компании, основана на убеждении: энергетическое изобилие и сильная оборонная промышленность — ключи к экономическому росту в США. «Именно поэтому мы разрабатываем мобильные микрореакторы для военных», — поясняет компания. Antares создает компактные микрореакторы мощностью 100−300 кВт, способные быстро разворачиваться и обеспечивать энергией военные базы и другие объекты Минобороны в отдаленных или конфликтных зонах.
Antares была основана Джорданом Брамблом, CEO, и Джулией ДеУол, занимающей пост президента. Д. Брамбл начинал свой профессиональный путь (стажировался два лета подряд) в Northrop Grumman, где занимался системной инженерией на строительстве и модернизации атомных подводных лодок и авианосцев. Затем в качестве ассистента по астрофизическим исследованиям в Университете Д. Мейсона изучал взаимодействующие галактики в радиодиапазоне. Он успел поработать даже в Белом доме. В последние годы его носило из стороны в сторону — от юридической онлайн-платформы до ресторанного бизнеса, — неизменным оставался лишь фокус на ИТ-составляющую проектов.
Д. ДеУол, активная пользовательница Twitter и ярая сторонница атомной энергетики, а также бизнес-ангел, до основания Antares отвечала за развитие Starlink в SpaceX, а еще раньше работала старшим операционным директором проекта Opendoor.com — онлайн-платформы по продаже домов в США.
Команда компании включает специалистов из SpaceX, MIT, Rigetti Computing и ВВС США. Тот же У. Мэдсен до прихода в Antares работал в компании Rigetti Computing, занимающейся разработками схем для квантовых компьютеров, а до этого — инженером в ВВС США (собственно, академию военно-воздушных сил он и закончил).
Antares сотрудничает с национальными лабораториями, включая Idaho National и Sandia National, заключила контракты с Минобороны и Минэнерго США на сумму $ 4,3 млн. В октябре 2023 года Antares привлекла $ 8 млн финансирования от инвесторов, в октябре 2024 года закрыла раунд серии A на сумму $ 30 млн. Таким образом, общий объем привлеченного капитала составил более $ 38 млн.
В феврале 2025 года компания открыла в Калифорнии новый завод для исследований и разработок, производства компонентов и, в конечном итоге, сборки микрореакторов. Первый демонстрационный блок мощностью 240 кВт планируется ввести в эксплуатацию к середине 2025 года.
От истории к современности
США были первой страной, применившей атомный реактор на космическом аппарате — речь идет о программе SNAP. Реактор был разработан компанией Boeing по заказу ВВС США и Комиссии по ядерному регулированию, в 1965 году выведен на орбиту и проработал 43 дня. Параллельно велись разработки ядерного ракетного двигателя в рамках программы NERVA. Были успешно протестированы несколько полноразмерных двигателей, но в середине 1970‑х проект свернули из-за сокращения лунно-марсианских программ.
С возобновлением интереса к Луне и Марсу в 2000‑х годах начались исследования новых технологий. Были основаны SpaceX Илона Маска и Blue Origin Джефа Безоса, которые строят ракеты на традиционном топливе, а также Ad Astra Rocket астронавта NASA Франклина Чанга-Диаса, разрабатывающая передовые ракетные двигатели.
Дополнительный толчок развитию атомных технологий в этой сфере дали нормативные акты, выпущенные в 2020−2021 годах и направленные на применение малых модульных реакторов (ММР) в оборонной сфере и космических исследованиях. В декабре 2020 года была опубликована директива, устанавливающая национальную стратегию использования атомной энергии и двигательных установок в космосе. Она определила цели и принципы разработки ядерных систем для космических миссий. А в январе 2021 года президент США Дональд Трамп подписал указ «О продвижении малых модульных реакторов для национальной обороны и космических исследований». В нем подчеркивается важность развития ММР для укрепления ядерного сектора США и расширения их возможностей в космосе. Указ предписал федеральным агентствам координировать усилия по разработке и внедрению ММР в оборонных и космических сферах. После выпуска этих документов Минобороны США было поручено разработать и испытать прототип мобильного микрореактора для оценки его потенциала в обеспечении энергией удаленных военных баз и объектов. Было инициировано исследование возможностей применения передовых ядерных реакторов для удовлетворения потребностей Минобороны в космосе.
Весной 2021 года Агентство перспективных исследовательских проектов Минобороны США (DARPA) совместно с компанией General Atomics приступило к работе над созданием ядерного ракетного двигателя на тепловой тяге, запустив проект DRACO (Demonstration Rocket for Agile Cislunar Operations — Демонстрационная ракета для гибких операций в окололунном пространстве. — Прим. ред.). Цель проекта — продемонстрировать возможности ядерной тепловой тяги в космосе. Ожидалось, что демонстрация состоится в 2027 году. Однако в начале 2025 года стало известно, что планы поставлены на паузу, поскольку команда DARPA-NASA решает проблемы, связанные с безопасными наземными испытаниями и интеграцией ядерного реактора.
В 2024 году Ad Astra Rocket, уже давно разрабатывающая ракетный двигатель VASIMR (Variable Specific Impulse Magnetoplasma Rocket — Магнито-плазменный ракетный двигатель с переменным удельным импульсом. — Прим. ред.), вступила в стратегический альянс со SpaceNukes, ответственной за создание Kilopower, реактора мощностью 1 кВт. Компании объявили, что начали работу над созданием нового ядерного электродвигателя. Предполагается, что он будет иметь мощность не менее 100 кВт и его испытания начнутся в конце 2020‑х годов. Мощность двигателя будут увеличивать в процессе разработки, для того чтобы представить его полноценную версию и коммерциализировать технологию уже в начале 2030‑х годов. Авторы проекта верят, что с помощью этого двигателя можно будет значительно сократить время полета во внешнюю часть Солнечной системы, а также на Марс и обратно.
США были первой страной, применившей атомный реактор на космическом аппарате — речь идет о программе SNAP. Реактор был разработан компанией Boeing по заказу ВВС США и Комиссии по ядерному регулированию, в 1965 году выведен на орбиту и проработал 43 дня. Параллельно велись разработки ядерного ракетного двигателя в рамках программы NERVA. Были успешно протестированы несколько полноразмерных двигателей, но в середине 1970‑х проект свернули из-за сокращения лунно-марсианских программ.
С возобновлением интереса к Луне и Марсу в 2000‑х годах начались исследования новых технологий. Были основаны SpaceX Илона Маска и Blue Origin Джефа Безоса, которые строят ракеты на традиционном топливе, а также Ad Astra Rocket астронавта NASA Франклина Чанга-Диаса, разрабатывающая передовые ракетные двигатели.
Дополнительный толчок развитию атомных технологий в этой сфере дали нормативные акты, выпущенные в 2020−2021 годах и направленные на применение малых модульных реакторов (ММР) в оборонной сфере и космических исследованиях. В декабре 2020 года была опубликована директива, устанавливающая национальную стратегию использования атомной энергии и двигательных установок в космосе. Она определила цели и принципы разработки ядерных систем для космических миссий. А в январе 2021 года президент США Дональд Трамп подписал указ «О продвижении малых модульных реакторов для национальной обороны и космических исследований». В нем подчеркивается важность развития ММР для укрепления ядерного сектора США и расширения их возможностей в космосе. Указ предписал федеральным агентствам координировать усилия по разработке и внедрению ММР в оборонных и космических сферах. После выпуска этих документов Минобороны США было поручено разработать и испытать прототип мобильного микрореактора для оценки его потенциала в обеспечении энергией удаленных военных баз и объектов. Было инициировано исследование возможностей применения передовых ядерных реакторов для удовлетворения потребностей Минобороны в космосе.
Весной 2021 года Агентство перспективных исследовательских проектов Минобороны США (DARPA) совместно с компанией General Atomics приступило к работе над созданием ядерного ракетного двигателя на тепловой тяге, запустив проект DRACO (Demonstration Rocket for Agile Cislunar Operations — Демонстрационная ракета для гибких операций в окололунном пространстве. — Прим. ред.). Цель проекта — продемонстрировать возможности ядерной тепловой тяги в космосе. Ожидалось, что демонстрация состоится в 2027 году. Однако в начале 2025 года стало известно, что планы поставлены на паузу, поскольку команда DARPA-NASA решает проблемы, связанные с безопасными наземными испытаниями и интеграцией ядерного реактора.
В 2024 году Ad Astra Rocket, уже давно разрабатывающая ракетный двигатель VASIMR (Variable Specific Impulse Magnetoplasma Rocket — Магнито-плазменный ракетный двигатель с переменным удельным импульсом. — Прим. ред.), вступила в стратегический альянс со SpaceNukes, ответственной за создание Kilopower, реактора мощностью 1 кВт. Компании объявили, что начали работу над созданием нового ядерного электродвигателя. Предполагается, что он будет иметь мощность не менее 100 кВт и его испытания начнутся в конце 2020‑х годов. Мощность двигателя будут увеличивать в процессе разработки, для того чтобы представить его полноценную версию и коммерциализировать технологию уже в начале 2030‑х годов. Авторы проекта верят, что с помощью этого двигателя можно будет значительно сократить время полета во внешнюю часть Солнечной системы, а также на Марс и обратно.
ДРУГИЕ МАТЕРИАЛЫ