Как Китай, россия и США соревнуются за размещение на Луне первого ядерного реактора

Летом 2025 года исполняющий обязанности главы NASA Шон Даффи представил директиву, в которой говорится об ускоренной реализации США программы по созданию лунного ядерного реактора, чтобы успеть завершить ее к 2030 году. Спешка выглядит оправданной: помимо Соединенных Штатов, амбициозные планы по возведению атомных электростанций на Луне есть у россии и Китая — эти два государства договорились совместно реализовать свой проект и завершить его к 2035 году. Предварительно известно, что американскому реактору предстоит вырабатывать 100 кВт электроэнергии и он будет готов к запуску к концу 2029 года.

Почему для всех трех стран столь важно первенство в размещении ядерного реактора на Луне и у кого самые высокие шансы одержать победу в этом соревновании? Разбираемся ниже. 

Что даст нам ядерная энергетика в космосе

Ядерная энергетика в перспективе может стать основой долгосрочной деятельности человека в космосе, особенно на Луне, освоение которой — вопрос времени. Шон Даффи в директиве об ускорении работ по размещению ядерного реактора на Луне отметил, что его появление там позволит поддерживать будущую лунную экономику и укреплять национальную безопасность США в космосе.

Ядерная энергетика также может сыграть важную роль в контексте реализации дальних миссий, к которым относятся, в том числе, пилотируемые миссии на Марс. Одна из причин — недостаток солнечной энергии. У Луны нет полноценной атмосферы, а плотность газа настолько мала, что не влияет на процессы, происходящие на ее поверхности — такие как теплообмен или погодные явления. Темный период здесь длится до двух недель, а в некоторые кратеры свет никогда не попадает. 

В то же время на Марсе есть тонкая, но реальная атмосфера с давлением около 1% от земного, а также облака, ветры и пыльные бури. Последние могут длиться неделями, снижая и без того переменчивую освещенность до минимума. Даже если установить здесь солнечные панели, они будут работать неэффективно из-за большого количества мелких частиц в атмосфере. Другими словами, рассчитывать на солнечную энергию на Луне и Марсе нельзя, поэтому в их случае ядерная энергетика может стать рабочим альтернативным решением.

«Создание даже скромного лунного жилища для размещения небольшого экипажа потребует выработки электроэнергии в мегаваттном масштабе. Одни лишь солнечные батареи и аккумуляторы не смогут надежно удовлетворить эти потребности», — утверждает в своем комментарии для BBC доктор Сангву Лим, старший преподаватель кафедры космических приложений, исследований и приборостроения в Университете Суррея. 

Ядерные системы могут обеспечить долгосрочное электроснабжение в космосе на самых разных этапах: для запусков космических аппаратов, питания контрольно-измерительных приборов и систем управления, гарантирования работы системы связи, поддержания рабочей среды для основного оборудования космической миссии. Ядерная энергетика позволит создать лунную базу для постоянного присутствия людей на Луне, поскольку сможет обеспечивать бесперебойным электроснабжением даже в холодную лунную ночь, когда температура резко опускается до -133°C и ниже — до -246°C в глубоких кратерах. 

В перспективе ядерные технологии помогут наладить постоянную добычу полезных ископаемых на Луне и организовать их бесперебойную переработку. Роботизированные экскаваторы, принтеры для 3D-печати и другие устройства в этом случае будут работать непрерывно, а значит, потребуют стабильного электропитания. Получаем замкнутый круг, в котором разные технологии в космосе дополняют друг друга и существуют в синергии. С одной стороны, электропитание обеспечивает автономную добычу полезных ископаемых, а их производство, с другой — дальнейшую поддержку энергетической инфраструктуры на Луне. 

По оценкам ученых, сейчас на Луне есть запасы свыше миллиона тонн гелия-3 (³He, стабильного изотопа гелия), в то время как на Земле его не больше 35 000 тонн, да и те постепенно улетучиваются из атмосферы в космос. Гелий-3 используется для наполнения газовых детекторов нейтронов, а его высокая способность к охлаждению делает его одним из лучших вариантов для поддержания низкой температуры, необходимой квантовым компьютерам — только в таких специфических условиях те могут работать стабильно. Вдобавок к этому гелий-3 рассматривают как гипотетическое ядерное топливо — ученые считают, что у него большой потенциал в современной ядерной энергетике благодаря его возобновляемости и доступности (в контексте добычи на Луне).

Китайские исследователи из Шанхайского института спутниковой инженерии недавно предложили необычный способ доставки гелия-3 с Луны: с помощью вращающейся магнитной системы, которая работает по принципу олимпийского метателя молота. Ученые подсчитали, что такая установка сможет «выбрасывать» полезные грузы на Землю дважды в день, что позволит сэкономить на их транспортировке до 90%. Интерес китайцев легко понять: сейчас на них уже приходится до 70% производства редкоземельных материалов, а реализация амбициозных планов в глубоком космосе поможет укрепить статус технологического лидера, контролирующего не только земные ресурсы, но и космические запасы топлива будущего. США, в свою очередь, стремятся не допустить монополии своего основного конкурента и изменить ситуацию себе на пользу.

«Чтобы должным образом развивать эту критически важную технологию, которая позволит поддерживать будущую экономику Луны, мощную генерацию энергии на Марсе и укреплять нашу национальную безопасность в космосе, агентству крайне важно действовать быстро», — добавляет Шон Даффи.

Директива по ядерным реакторам предписывает, чтобы NASA запросило у промышленных игроков предложения по запуску ядерного реактора мощностью 100 кВт до 2030 года. Напомним, ранее агентство уже финансировало исследования подобной установки для использования на Луне, но тогда ее мощность составляла всего 40 кВт. 

Оба значения мощности довольно скромные в земных масштабах: 100 кВт хватит на то, чтобы обеспечить энергией небольшую лунную базу в течение нескольких дней, а 40 кВт — один жилой модуль с компактной лабораторией. Правда, речь не идет о всего одной установке: после успешной реализации пилотного проекта энергосистему начнут масштабировать в соответствии с реальными потребностями. Кроме того, технически создавать ядерный реактор с нуля не придется — ученые разрабатывают технологии ядерной энергетики более полувека. В таком случае необходимо будет лишь адаптировать существующие решения под новые условия эксплуатации и решить несколько ключевых проблем: как спроектировать ядерный реактор так, чтобы после сборки на Земле его можно было доставить на Луну и безопасно там запустить.

Где на Луне будет размещаться ядерный реактор

Ядерный реактор принесет реальную пользу, только если будет находиться рядом с доступными для добычи и переработки залежами водяного льда. Луна в этом плане по-своему уникальна: как утверждают в NASA, она в 100 раз суше пустыни Сахара, но при этом покрыта водой — это удалось подтвердить благодаря анализу образцов, полученных в ходе миссии Apollo, уже в этом веке.

Точными сведениями о местонахождении лунного водяного льда ученые не располагают, но вероятные локации уже известны. Часть информации предоставил Лунный разведывательный орбитальный аппарат (Lunar Reconnaissance Orbiter, LRO), запущенный в 2009 году. Изучая область вблизи южного полюса Луны, он до сих пор помогает NASA определять районы присутствия подземного водяного льда и других ресурсов, необходимых для обеспечения питанием оборудования, то есть чтобы поддерживать исследовательскую деятельность будущих миссий. Также участки подтвержденного присутствия водяного льда на лунной поверхности удалось установить с помощью картографа минералогии Луны (NASA Moon Mineralogy Mapper).

Перечисленные выше инструменты занимаются сбором данных, а их последующий анализ позволяет строить достаточно точные предположения. Но подтвердить либо опровергнуть наличие водяного льда или других ресурсов в глубоком космосе способны только марсоходы, которые физически там присутствуют. Программа запуска роботизированного марсохода для исследования залежей льда на Луне была прекращена в середине 2024 года, однако в сентябре 2025-го стало известно, что его все-таки отправят на южный полюс Луны. Согласно контракту, туда его доставит компания Blue Origin до конца 2027 года. 

Наличие поблизости водяного льда — важное, но не единственное условие для жизнеобеспечения будущего ядерного реактора на спутнике Земли. Необходимо продумать защиту этого прибора от резких перепадов температуры, радиации, ударов микрометеоритов и реголита, состоящего из обломков лунных пород, пыли и песка. Когда космический аппарат касается поверхности Луны, создается шлейф реголита, который по принципу пескоструя повреждает чувствительную оптику и электронику. Поэтому необходимо будет использовать специальные защитные ограждения или размещать системы вдоль линии полета частиц и за крупными валунами. Также следует обеспечить отвод отработанного тепла, учесть механические нагрузки при взлете и посадке — и все это тоже сложные инженерные задачи.

Какими будут ядерные реакторы США, Китая и россии

«Ядерная энергетика [в космосе] не только желательна, но и неизбежна», — утверждает в своем интервью BBC доктор Сангву Лим. Он уверен, что солнечные батареи и аккумуляторы не смогут удовлетворить потребности даже самого скромного лунного жилища. Однако для реализации лунного проекта, основанного именно на ядерной энергетике, участникам предстоит решить целый комплекс задач — от проектирования действительно надежной установки до сокращения сроков ее производства. 

Разработать ядерный реактор для размещения на Луне — совсем не то же самое, что адаптировать под новые условия наземную установку. Сейчас все стороны ориентируются на 2030 год, но более ранняя реализация программы, очевидно, принесет технологический триумф тому, кто введет в работу устойчивый реактор на южном полюсе Луны и закрепит за собой доступ к ресурсам.

США: долгий путь к ядерной энергетике в космосе

SNAP-10A мощностью 600 Вт был первым и до сих пор остается единственным ядерным реактором, который спроектировали и отправили в космос США. После запуска в 1963 году он проработал на орбите всего 43 дня — пока не вышел из строя его регулятор напряжения. Этот реактор до сих пор вращается на высоте около 1300 км, в то время как здесь, на Земле, готовят его преемника.

Выше мы писали о первоначальной идее реализации 40-киловаттного лунного микрореактора — конкурс на его создание с призовым фондом $5 млн США объявили еще несколько лет назад. В 2022-м по результатам конкурса на первом этапе было заключено три контракта с компаниями Lockheed Martin/BWXT, Westinghouse/Aerojet Rocketdyne и X-energy/Boeing — им следовало разработать первоначальный проект, включающий реактор, его системы преобразования энергии, отвода тепла, управления и распределения энергии. Условия NASA на тот момент выглядели так: реактор должен весить менее шести тонн и функционировать без вмешательства человека в течение десяти лет, поддерживая удаленное включение и управление. В ходе подготовки к следующему этапу реализации проекта NASA заключило контракты с компаниями Rolls Royce North American Technologies, Brayton Energy и General Electric на разработку преобразователей мощности Брайтона, работающих на основе одноименного термодинамического принципа.

После заявлений Китая и россии в NASA решили изменить требования к проекту, и теперь хотят видеть уже 100-киловаттные ядерные установки. В своем интервью IEEE Spectrum Кэти Хафф, инженер-атомщик и директор Лаборатории усовершенствованных топливных циклов реакторов в Иллинойском университете в Урбане-Шампейне, предположила, что агентство с высокой вероятностью выберет адаптацию одной из ранних 40-ваттных установок — это было бы логично. Хафф считает, что будущий лунный реактор будет спроектирован с использованием трехструктурного изотропного топлива (TRISO), одной из разновидностей уранового топлива, а в качестве охлаждающей жидкости будет выбран гелий. Сейчас строительство реактора осуществляется в рамках программы Fission Surface Power.

Планируется, что ядерный реактор будет полностью собран на Земле, подготовлен к запуску, включая заправку топливом, и оснащен всеми элементами управления уже на момент транспортировки. На Луне потребуется лишь ввести его в эксплуатацию: вначале извлечь управляющие стержни, а затем запустить реакцию, используя источник нейтронов, например калифорний-252 (Cf-252).

Китай и россия: громкие анонсы и секретные разработки

Китай как главный противник США в новой космической гонке задает темп в вопросах освоения Луны: совместно с россией он планирует запустить ядерный реактор до 2035 года. Соответствующий меморандум по проекту был подписан между «роскосмосом» и Китайским национальным управлением пилотируемых космических полетов (China Manned Space Agency, CMSA) в мае 2025 года.

Официальной информации по этому проекту немного: вероятно, ядерный реактор будет использоваться обеими странами для исследования и освоения южного полюса Луны в рамках проекта Международной лунной исследовательской станции (International Lunar Research Station, ILRS). Миссии, в ходе которых начнется ее строительство, запланированы после 2028 года. 

Вся остальное, что касается будущего китайско-российского лунного ядерного реактора, — догадки и предположения на основе предыдущих заявлений или слухов. Китай, как и США, достиг успехов в технологиях 3D-печати, что позволит ему снизить зависимость от доставляемых с Земли комплектующих. А в 2024 году российская сторона рассказала, что технические вопросы, связанные с лунным ядерным реактором, уже решены, за исключением проблемы эффективного охлаждения, и поделилась планами строительства грузового космического корабля. Позднее, в марте 2025 года, китайцы представили первого космического робота-шахтера, который будет заниматься разведкой и сбором полезных ископаемых на Луне и Марсе. Все это подтверждает, что Китай и его партнеры уверенно движутся к созданию атомной энергетической системы на естественном спутнике Земли. 

Почему важно, кто первым разместит ядерный реактор на Луне

Надежный и при этом автономный источник энергии на Луне в перспективе поможет обеспечить постоянное присутствие человека за пределами Земли. Именно поэтому соревнование между США и Китаем за размещение лунного ядерного реактора может стать поворотным моментом в освоении космоса, хотя сама идея использовать там ядерную энергию не нова. 

С 1960-х США и СССР применяли радиоизотопные генераторы, работающие на ядерном топливе, для питания спутников, марсоходов и зонда Voyager 1. Но только в 1992 году ООН приняла необязательную резолюцию, которая наконец регламентировала использование ядерных источников энергии в космосе. Согласно этому документу, ядерный реактор может быть полезен в миссиях, где ощущается недостаток солнечной энергии. Резолюция не запрещает пользоваться ядерной энергией на Луне, но предписывает делать это безопасно и этично. Так как эти формулировки довольно общие, фактически диктовать реальные условия будет тот, кому первому удастся запустить работу ядерного реактора в условиях радиации, низких температур и опасности повреждения реголитом. Он же будет задавать новые стандарты безопасности и технологического лидерства, которые определят последующие миссии и международные соглашения в космосе.

Риски и вызовы размещения ядерного реактора на Луне

Помимо рисков повреждения реголитом, влияния микрогравитации и очень низких температур, есть еще несколько технических проблем, которые предстоит решить до будущего запуска на Луну ядерного реактора. 

• До или во время посадки может возникнуть аварийная ситуация. Если повредится защитная оболочка ядерной установки, в космосе окажется большое количество радионуклидов, а это приведет к его загрязнению и поставит под угрозу будущие миссии.
• Недостаточная радиационная защита повысит вероятность заболеваемости астронавтов и приведет к некорректной работе научных приборов.
• Постоянными будут логистические риски во время доставки топлива на ядерный реактор, что потребует большого количества согласований на разных уровнях и реализации серьезных мер безопасности.
• Возможны сложности с выводом ядерного реактора из эксплуатации ввиду отсутствия необходимой инфраструктуры и «лунных нормативов», которые бы это регулировали.

Помимо технических, стоит также учесть правовые риски. В 2020 году восемь стран (а сейчас уже более 50), включая США, подписали Соглашения Артемиды (Artemis Accords, АА). Они регулируют принципы сотрудничества и деятельности по исследованию и использованию Луны, Марса и других космических объектов в мирных целях. 

В том числе поднимается вопрос о зонах безопасности вокруг строящихся на Луне объектов. «Если вы построите ядерный реактор или любую другую базу на Луне, вы можете начать утверждать, что вокруг нее есть зона безопасности, поскольку там находится ваше оборудование», — предупреждает в своем комментарии для BBC доктор Симеон Барбер, специалист по планетологии из Открытого университета. 

По его предположению, это равносильно тому, что некоторые страны захватят участок Луны и ограничат доступ туда для других. В то же время Китай, не участвующий в Соглашениях Артемиды, имеет на этот счет свою точку зрения: его официальная позиция опирается на то, что Луна — общее богатство всего человечества. Хотя и США, и Китай настаивают на своих мирных намерениях, разница в их подходах все еще сохраняется, что может создать опасный прецедент. 

Кто победит в гонке за стратегическую инфраструктуру?

Космическая гонка между США и Китаем на словах достигла своего пика в 2025 году — после того как стали известны планы относительно строительства китайской атомной станции на Луне к 2035 году. США быстро отреагировали и заявили о намерениях запустить свой лунный ядерный реактор до конца 2030-го. Оценить, кто из них прямо сейчас ближе к поставленной цели, невозможно — в первую очередь из-за того, что китайская сторона практически не делится информацией о проекте, а американская выдвигает амбициозные заявления на фоне сокращения бюджетов NASA. Однако соревнование уже перешло на новый уровень: оно уже не о том, кто первым установит свой флаг на Луне, а кто первым построит критически важную инфраструктуру для своего постоянного присутствия там. 

«Как эксперт по космическому праву, я […] рассматриваю это не как гонку вооружений, а как борьбу за стратегическую инфраструктуру. И в этом контексте инфраструктура равнозначна влиянию», — поясняет Мишель Л.Д. Хэнлон, профессор воздушного и космического права, в своей статье для The Conversation.