Unul dintre cele mai ambițioase proiecte sovieto-ruse în domeniul explorării spațiului este aproape de finalizare și intră în stadiul implementării practice imediate. Vorbim despre crearea unei centrale nucleare de clasă megawatt. Crearea și testarea unui astfel de motor poate schimba semnificativ starea lucrurilor în spațiul din apropierea Pământului.
Centrala nucleară de clasă megawatt (NPPU) este un proiect comun al unui grup de întreprinderi rusești care fac parte din Roscosmos și Rosatom. Acest proiect vizează dezvoltarea unei centrale nucleare de clasă megawatt. Este conceput special pentru a echipa o nouă navă spațială cu denumirea de lucru TEM (modul de transport și energie). Principalul executant al lucrărilor la proiectul de creare a unei centrale nucleare este „Centrul de cercetare al întreprinderii unitare de stat federale, numit după M. V. Keldysh” (Moscova). Scopul proiectului ambițios este de a aduce Rusia pe o poziție de lider în crearea de complexe energetice în scopuri spațiale, care sunt extrem de eficiente și capabile să rezolve o gamă impresionantă de sarcini în spațiul cosmic. De exemplu, explorarea Lunii, precum și a planetelor îndepărtate ale sistemului nostru solar, inclusiv crearea de baze automate pe ele.
În prezent, zborurile spațiale în spațiul apropiat de pământ sunt efectuate pe rachete, care sunt puse în mișcare datorită arderii combustibilului de rachetă lichid sau solid în motoarele lor. Combustibilul lichid pentru rachete este împărțit într-un oxidant și un combustibil. Aceste componente se află în diferitele tancuri ale rachetei în stare lichidă. Amestecarea componentelor are loc deja în camera de ardere, de obicei prin intermediul injectoarelor. Presiunea este creată datorită funcționării unui sistem de cilindru sau turbopompa. În plus, componentele combustibilului sunt utilizate pentru răcirea duzei motorului rachetei. Combustibilul solid pentru rachete este, de asemenea, împărțit în combustibil și oxidant, dar acestea sunt sub forma unui amestec de solide.
În ultimele decenii, tehnologia utilizării acestor tipuri de combustibil pentru rachete a fost perfecționată până în cele mai mici detalii în multe țări. În același timp, oamenii de știință rachetă recunosc că dezvoltarea în continuare a unor astfel de tehnologii este problematică. Fostul șef al Agenției Spațiale Federale Ruse, Anatoly Perminov, a remarcat: „Aproximativ vorbind, totul a fost stors din motoarele rachete existente, fie ele lichide sau solide. Încercările de a-și spori forța, impulsul specific par a fi pur și simplu fără speranță. În acest context, alte soluții tehnice sunt de interes. De exemplu, centralele nucleare, care pot asigura uneori creșterea impulsului și a impulsului specific. Anatoly Perminov a dat un exemplu de zbor către Marte, la care este acum necesar să zboare 1, 5-2 ani acolo și înapoi. Cu ajutorul unui sistem de propulsie nucleară, timpul de zbor ar putea fi redus la 2-4 luni.
Având în vedere acest lucru, în Rusia, din 2010, se implementează un proiect pentru crearea unui modul de transport spațial și de putere bazat pe o centrală nucleară de clasă megawatt care nu are analogi în lume. Ordinul corespunzător a fost semnat de Dmitri Medvedev. Pentru implementarea acestui proiect până în 2018 din bugetul federal, Roscosmos și Rosatom, a fost planificată alocarea a 17 miliarde de ruble, 7, 2 miliarde de ruble din această sumă au fost alocate corporației de stat Rosatom pentru crearea unei instalații de reactor (Cercetare și Design Institute Dollezhal Energy Technicians), 4 miliarde de ruble - către Centrul Keldysh pentru dezvoltarea unui sistem de propulsie cu energie nucleară, 5,8 miliarde de ruble - către RSC Energia, care trebuia să creeze un modul de transport și energie. În conformitate cu noul program spațial federal din 2016-2025 pentru continuarea lucrărilor la proiect, s-a prevăzut alocarea altor 22 miliarde 890 milioane ruble.
Toate aceste lucrări sunt efectuate în Rusia nu de la zero. Posibilitatea utilizării energiei nucleare în spațiu a fost luată în considerare încă de la mijlocul anilor 1950 de specialiști ruși proeminenți precum Keldysh, Kurchatov și Korolev. Numai din 1970 până în 1988, Uniunea Sovietică a lansat în spațiu peste 30 de sateliți de recunoaștere, care erau echipați cu centrale nucleare de mică putere, cum ar fi Topaz și Buk. Acești sateliți au fost utilizați pentru a crea un sistem de supraveghere pentru toate condițiile meteorologice pentru țintele de suprafață din întreaga zonă de apă a Oceanului Mondial, precum și pentru a emite desemnarea țintei cu transmisie către posturi de comandă sau purtători de arme - recunoașterea și ținta spațială marină Legend sistem de desemnare (1978). De asemenea, în perioada 1960-1980, un motor rachetă nucleară a fost dezvoltat și testat în țara noastră la locul de testare Semipalatinsk, a raportat agenția TASS.
Convertor de reactor nuclear "Topaz" (model redus)
Experții evidențiază următoarele avantaje ale sistemelor de propulsie cu energie nucleară:
- Capacitatea de a zbura pe Marte în 1, 5 luni și de a reveni înapoi, în timp ce un zbor care utilizează motoare rachete convenționale poate dura până la 1, 5 ani fără posibilitatea de a reveni înapoi.
- Noi oportunități în studiul spațiului din apropierea Pământului.
- Capacitatea de a manevra și accelera, spre deosebire de instalațiile care pot accelera și apoi zbura de-a lungul unei traiectorii date.
- Reducerea costurilor de întreținere, care se realizează datorită unei resurse mari, este posibilă funcționarea pe 10 ani.
- O creștere semnificativă a masei utile încărcate pe orbită din cauza absenței rezervoarelor mari de combustibil.
La 20 iulie 2014, a fost primit un brevet al Federației Ruse sub numărul RU2522971 pentru "Centrala de propulsie a energiei nucleare" (NPP), autorul este academicianul A. Koroteev. Mai târziu, la expoziția "Ordinul de stat - PENTRU achiziții corecte 2016 ", SA" NIKIET ", numită după Dollezhal, a prezentat modelul unei centrale reactoare pentru o centrală nucleară de clasă megawatt. Se știe că centrala nucleară care se dezvoltă în țara noastră constă din trei elemente principale: o centrală cu reactor cu un fluid de lucru și dispozitive auxiliare, cum ar fi un generator-compresor de turbină și un schimbător de căldură-recuperator; un sistem de propulsie cu rachete electrice și un frigider cu radiator (un sistem de evacuare a căldurii în spațiu). Având în vedere progresul lucrărilor, se poate observa că Federația Rusă are toate șansele de a fi prima care va lansa o navă spațială pe orbită, care va fi echipată cu o centrală nucleară.
Este planificat ca până în 2019 să fie creat un model de centrală nucleară în fier pentru testare. Și primele zboruri în spațiu care utilizează o astfel de centrală vor avea loc în anii 2020. Dmitri Makarov, directorul Institutului pentru Materiale Reactoare (IRM, regiunea Sverdlovsk), a declarat jurnaliștilor în aprilie 2016 că primele teste de zbor ale unui sistem de propulsie spațială nucleară erau planificate pentru anii 2020. Răspunzând la întrebările jurnaliștilor TASS, el a menționat că, în viitorul apropiat, va fi creat un prototip de bază la sol al acestui dispozitiv în Rusia, iar primele teste de zbor în spațiu vor avea loc în anii 2020. O astfel de instalare a unei clase de megawatt va permite formarea de motoare electrice nucleare puternice care pot accelera vehiculele interplanetare la viteze serioase. Ca parte a acestui proiect, Rosatom creează inima instalației - un reactor nuclear.
Modelul unei centrale reactoare pentru o centrală nucleară de clasă megawatt
Potrivit lui Makarov, IRM a finalizat cu succes testele elementelor conductoare de căldură (TVEL) pentru această instalație, specificând că au fost testate elemente combustibile la scară largă, care sunt planificate a fi utilizate în astfel de reactoare. Makarov nu are nicio îndoială că, pe baza experienței și competenței institutelor Roscosmos și Rosatom, va fi posibilă crearea unui sistem de propulsie cu energie nucleară care să permită țării noastre să ajungă nu numai la cele mai apropiate, ci și la planetele îndepărtate ale sistemului nostru solar. De fapt, va fi dezvoltată o platformă cu ajutorul căreia va fi posibilă implementarea unor programe serioase de cercetare care vizează studierea spațiului profund.
Dezvoltarea unei centrale nucleare în Rusia are următoarele beneficii practice. În primul rând, aceasta este o extindere semnificativă a capacităților Rusiei și ale omenirii în general. Navele spațiale cu energie nucleară vor face călătoria umană către Marte și alte planete o realitate.
În al doilea rând, astfel de nave vor spori semnificativ activitatea umană în spațiul din apropierea Pământului, oferind o oportunitate reală de a începe colonizarea Lunii (există deja proiecte de construire a centralelor nucleare pe satelitul Pământului). „Utilizarea centralelor nucleare este luată în considerare pentru sistemele spațiale cu echipaj mare și nu pentru navele spațiale mici care pot zbura pe alte tipuri de instalații folosind motoare cu ioni sau energie eoliană solară. Va fi posibil să se utilizeze sisteme de propulsie cu energie nucleară pe remorchere interorbitale refolosibile. De exemplu, pentru a muta diverse încărcături între orbite joase și înalte, pentru a efectua zboruri către asteroizi. De asemenea, va fi posibil să trimiteți o expediție pe Marte sau să creați un remorcher lunar reutilizabil”, spune profesorul Oleg Gorshkov. Astfel de nave sunt capabile să schimbe întreaga economie a explorării spațiale. După cum remarcă specialiștii RSC Energia, un vehicul de lansare cu propulsie nucleară va putea reduce costul de lansare a unei sarcini utile pe o orbită circumlunară de mai mult de două ori, comparativ cu rachetele echipate cu motoare cu rachete cu propulsor lichid.
În al treilea rând, această dezvoltare reprezintă noi tehnologii și materiale care vor apărea cu siguranță în timpul implementării proiectului. Ele pot fi introduse în alte ramuri ale industriei rusești - inginerie mecanică, metalurgie etc. Acesta este un proiect revoluționar care, dacă este implementat cu succes, poate da un nou impuls economiei rusești.
