Международная группа ученых из Китая и Германии представила новую систему управления для космических ядерных реакторов. Эта разработка, как сообщается в издании Nuclear Science and Techniques, позволяет сделать работу энергетической установки более точной, быстрой и устойчивой в условиях неопределенности, характерных для космического полета. Открытие обещает сделать передовые ядерные системы более автономными и интеллектуальными, особенно при работе в сложных средах.
Основная проблема, которую решает новая технология, — это нестабильность параметров реактора в космосе. В отличие от наземных станций, космический аппарат находится в постоянном движении, испытывает вращение и перегрузки. Это приводит к постоянным изменениям в параметрах нейтронной физики и теплообмена, а также к неточностям в показаниях датчиков. Существующие традиционные модели управления не могут эффективно справляться с таким хаосом, что делает контроль над реактором сложной задачей.
Исследователи впервые смогли смоделировать эту неопределенность и проанализировать, как различные факторы влияют друг на друга. В то время как обычные PID-регуляторы демонстрируют медлительность и требуют ручной настройки для работы в нестабильных системах, новый подход использует сложный алгоритм NSGA-II. Эта система способна самостоятельно находить оптимальные настройки, обрабатывая десятки переменных одновременно. Такой метод, по словам доктора Рун Ло, учитывает реалии космоса и позволяет реактору точнее адаптироваться к изменяющейся нагрузке.
В результате применения нового алгоритма система управления демонстрирует значительные улучшения: сокращается количество ошибок, ускоряется переход на новые режимы работы и исключаются резкие скачки мощности. Таким образом, создается система, которая не просто сопротивляется хаосу, а адаптируется к нему. Этот подход меняет сам принцип управления сложными техническими объектами, отходя от традиционной избыточности, когда для надежности устанавливались дублирующие датчики и жесткие допуски.
Потенциал разработанной технологии не ограничивается только космосом. На Земле подобные алгоритмы могут быть использованы для управления реакторами в экстремальных условиях, например, на мобильных атомных электростанциях, которые применяются в арктических экспедициях или для военных нужд. Также система может оказаться незаменимой в аварийных ситуациях, когда часть датчиков повреждена, но необходимо обеспечить стабильную работу реактора. Ключевое преимущество заключается в том, что система обучается в процессе работы и не требует постоянного контроля со стороны человека.
Несмотря на перспективность, разработка пока существует только в виде модели, протестированной в ходе симуляций. Реальные условия космического пространства, такие как радиация, микрогравитация и другие долговременные эффекты, могут внести свои коррективы. Кроме того, для работы алгоритма требуются значительные вычислительные мощности, что может стать проблемой для бортовых компьютеров космических аппаратов.
