Енергетична революція від DARPA: ядерні батареї зможуть живити ноутбуки роками

Агентство передових оборонних дослідницьких проєктів США (DARPA) ініціювало амбітну програму Rads to Watts. Мета проєкту – створення принципово нового типу радіоактивних батарей, здатних забезпечувати безперебійну роботу енергоємної електроніки протягом неймовірно тривалого часу. Йдеться про автономність, що вимірюється місяцями або навіть роками без жодного підключення до мережі.

Головним виконавцем робіт обрано стартап Avalanche Energy. Компанія вже отримала контракт вартістю $5,2 млн для реалізації технологічного прориву. Основним завданням розробників є трансформація високоенергетичного ядерного випромінювання у корисну електрику кіловатного діапазону.

Сама ідея використання ізотопів для генерації енергії не є новою. Такі пристрої працюють за рахунок перетворення частинок розпаду на струм і теоретично можуть служити століттями. Проте досі їхньою «ахіллесовою п’ятою» залишалася мізерна потужність. Звичайні радіоізотопні елементи видають мікро – або мілівати, що робить їх непридатними для серйозної техніки. Для порівняння – сучасні літій-іонні акумулятори мають щільність енергії на рівні 200–300 Вт·год/кг.

Поточні рішення, які використовує NASA у своїх місіях, теж не вражають ефективністю. Генератори марсоходів Perseverance та Curiosity при вазі близько 45 кг видають лише 110 Вт енергії. Це дорівнює скромному показнику у 2,5 Вт/кг.

DARPA планує встановити нові стандарти, вимагаючи від розробників потужності понад 10 Вт/кг. Такий стрибок дозволить створити компактні джерела живлення, здатні підтримувати роботу повноцінного ноутбука. Це кардинально змінить експлуатацію техніки в екстремальних умовах.

В основі інновації лежить технологія alphavoltaic. Спеціальні твердотільні мікроструктури перетворюють альфа-частинки безпосередньо на електричний струм. Хоча альфа-випромінювання потребує серйозніших заходів безпеки, ніж бета-частинки у кардіостимуляторах, воно забезпечує значно вищу енергоефективність. Через ці особливості першочерговим ринком для батарей стане космос та оборонний сектор, де мінімізовано контакти з цивільними.

Цікаво, що цей проєкт тісно пов’язаний з іншою розробкою Avalanche Energy – мікрочипами для портативних термоядерних реакторів. Технології захоплення радіоактивного розпаду, які зараз тестуються для батарей, згодом знайдуть застосування у великій енергетиці.

Паралельно фахівці стартапу працюють над амбітним Orbitron. Це компактний термоядерний реактор потужністю від 1 до 100 кВт. У майбутньому він може стати серцем для дата-центрів, транспортних засобів або навіть місячних баз, хоча масова комерціалізація таких систем – це питання тривалої перспективи.