У космічній техніці джерело енергії часто не менш важливе, ніж двигун чи корисне навантаження: апарат можна вивести на орбіту або відправити в далекий космос, але без стабільного живлення його місія швидко завершиться. Саме тому увагу привернула програма DARPA Rads to Watts, яка має на меті вивести ядерні батареї на новий рівень. Її ідея полягає у прямому перетворенні енергії ядерного випромінювання на електрику, без класичного теплового циклу.
У DARPA прямо зазначають, що кінцева мета програми — створити ядерні системи, здатні працювати з потужними джерелами випромінювання і в перспективі забезпечувати вже кіловатний рівень електричної потужності. Такі джерела живлення особливо цікаві для середовищ, де немає можливості регулярно обслуговувати техніку, замінювати батареї чи покладатися на сонячні панелі, зокрема для космічних апаратів і віддалених підводних платформ. Головна технічна проблема сьогодні — деградація матеріалів і напівпровідникових елементів під впливом радіації, через що падають ефективність і довговічність пристрою.
Паралельно схожі рішення вже рухаються від лабораторії до практичного втілення. Наприклад, австралійський проєкт GenX (3D-друкована батарея, що не потребує зарядки), який розвивають entX та Adelaide University, поєднує адитивне виробництво, сучасні методи осадження напівпровідників і створення високоефективних електричних переходів. Розробники заявляють, що така архітектура дає дуже високу щільність потужності в компактному форматі та може використовуватися для довготривалих космічних і оборонних місій. Якщо ці підходи вдасться масштабувати, ядерні мікроджерела живлення можуть стати важливою опорою для техніки, що працює роками без дозаправлення, ремонту та доступу до сонця.
Як це працює? Всередині такої батареї є радіоактивне джерело, яке постійно випромінює частинки. Ці частинки потрапляють у спеціальний напівпровідниковий шар і вибивають у ньому заряджені носії, а електричний перехід спрямовує їх у корисний струм. Тобто батарея не згорає як паливо у двигуні й не потребує підзарядки від розетки — вона повільно, але дуже довго виробляє електроенергію сама. DARPA хоче зробити такі системи значно потужнішими та стійкішими до пошкодження радіацією, а промислові розробники на кшталт entX працюють над тонкими багатошаровими структурами й ефективними електричними переходами для підвищення виходу енергії.
Чому це важливо? Для космосу така технологія особливо цінна там, де сонячні панелі малоефективні або вразливі: у далеких місіях, у сильно радіаційних регіонах, під час тривалих затемнень, на місячній поверхні чи в автономних наукових платформах. У перспективі такі ядерні батареї можуть забезпечувати роки безперервної роботи датчиків, роверів, супутників і приладів спостереження без сервісних місій, що прямо відповідає потребам космічних досліджень та автоматизованої астрономії. Це частково підтверджується тим, що DARPA розглядає такі системи саме для нових енергетично незабезпечених середовищ, а entX прямо згадує супутники, ровери та космічні й місячні місії.
