Dezvoltarea unei centrale nucleare de clasă megawatt pentru tehnologia spațială a unei noi generații a început în Rusia. Sarcina este încredințată Centrului de Cercetare Keldysh. Anatoly KOROTEEV, director al Centrului, președinte al Academiei Ruse de Cosmonautică Tiolkovski, spune Interfax-AVN despre importanța acestui proiect pentru cosmonautica rusă și semnificația acestuia, scrie Rewer.net.
- Anatoly Sazonovich, dezvoltarea unei centrale nucleare a devenit un obiectiv prioritar, pentru realizarea căruia vor fi concentrate resurse considerabile. Este acesta într-adevăr un proiect de care depinde viitorul astronauticii?
- Exact. Să vedem ce face astăzi astronautica. Vom vedea zone precum comunicațiile prin satelit, navigația spațială de înaltă precizie, teledetecția Pământului - adică tot ce ține de suportul informațional. A doua direcție este soluția problemelor legate de extinderea cunoștințelor noastre despre spațiu dincolo de limitele spațiului apropiat de pământ. În cele din urmă, cosmonautica, atât în țara noastră, cât și în alte țări, lucrează pentru a rezolva o anumită gamă de sarcini de apărare. Acestea sunt în mod convențional trei seturi de sarcini în activitățile spațiale de astăzi. Pentru rezolvarea lor se folosesc sisteme de transport dovedite și testate în timp.
Dacă ne uităm la ceea ce așteptăm de la astronautică mâine, atunci odată cu îmbunătățirea gamei de sarcini deja rezolvate, problemele dezvoltării tehnologiilor de producție în spațiu sunt ridicate. Vorbim și despre expediții pe Lună și Marte. Și nu despre vizitarea expedițiilor, care a fost expediția americană pe Lună, ci despre o ședere lungă pe alte planete, astfel încât să puteți dedica suficient timp studiului lor.
În plus, se ridică întrebări cu privire la posibila alimentare cu energie a Pământului din spațiu, cu privire la lupta împotriva pericolului asteroid-cometar. Toate aceste sarcini sunt de o ordine complet diferită de cele de astăzi. Deci, dacă ne gândim la modul în care acest complex de sarcini este asigurat de structura de transport și energie, vom vedea că există o nevoie gravă de a crește aprovizionarea cu energie a navei noastre spațiale și eficiența motoarelor.
Avem astăzi vehicule neeconomice. Imaginați-vă, pentru fiecare 100 de tone care zboară de pe Pământ, cel mai bine 3% se transformă într-o sarcină utilă. Acest lucru este valabil pentru toate rachetele moderne. Orice altceva este aruncat ca combustibil ars.
În ceea ce privește sarcinile pe termen lung, este extrem de important să ne deplasăm în spațiu suficient de economic. Aici există conceptul de tracțiune specifică, care caracterizează eficiența motorului. Acesta este raportul dintre împingerea pe care o creează și consumul masic de combustibil. Dacă luăm prima rachetă germană FAU-2, atunci forța sa specifică în vechile unități de măsură a fost de 220 de secunde. Astăzi, cel mai bun sistem de propulsie-energie, care utilizează hidrogen cu oxigen, oferă un impuls specific de până la 450 de secunde. Adică, 60-70 de ani de muncă a celor mai bune minți din lume au ridicat forța specifică a motoarelor rachete tradiționale de doar două ori.
Este posibil să măriți acest indicator de mai multe ori sau prin ordine de mărime? Se pare că există. De exemplu, folosind motoare nucleare, am putea crește forța specifică la aproximativ 900 de secunde, adică de încă două ori. Și folosind un fluid de lucru ionizat pentru accelerație, acestea ar putea atinge valori de 9000-10000 secunde, adică ar crește forța specifică de 20 de ori. Și acest lucru a fost deja parțial atins astăzi: pe sateliții cu tracțiune redusă, sunt utilizate motoare cu plasmă, care dau o tracțiune specifică de ordinul a 1600 de secunde. Cu toate acestea, astfel de dispozitive necesită încă suficientă energie electrică. Dacă nu luați în considerare o structură complet unică - Stația Spațială Internațională, unde nivelul de energie electrică este de aproximativ 100 kW, atunci astăzi cei mai puternici sateliți au un nivel de alimentare electrică de numai 20-30 kW. Este foarte dificil să rezolvăm o serie de sarcini dacă rămânem la acest nivel.
- Adică ai nevoie de un salt calitativ?
- Da. Astronautica se confruntă astăzi cu o stare apropiată de cea în care s-a regăsit aviația după cel de-al doilea război mondial, când a devenit clar că nu mai este posibilă creșterea vitezei cu motoarele cu piston, era imposibil să mărești serios autonomia și, în general, să aibă o aviație profitabilă din punct de vedere economic. Apoi, după cum vă amintiți, a avut loc un salt în aviație și au trecut de la motoare cu piston la motoare cu reacție. Aproximativ aceeași situație este acum în tehnologia spațială. Ne lipsește excelența energetică pentru a face față provocărilor serioase.
Apropo, a devenit clar nu astăzi. Deja în anii 60 și 70, atât în țara noastră, cât și în Statele Unite, au început lucrările privind utilizarea energiei nucleare în spațiu. Inițial, sarcina a fost stabilită pentru a crea motoare rachete care, în locul energiei chimice de ardere a combustibilului și oxidantului, ar folosi încălzirea hidrogenului la o temperatură de aproximativ 3000 de grade. Dar s-a dovedit că o astfel de cale directă este încă ineficientă. Primim o forță ridicată pentru o perioadă scurtă de timp, dar în același timp aruncăm un jet care, în cazul unei funcționări anormale a reactorului, se poate dovedi a fi contaminat radioactiv.
În ciuda cantității uriașe de muncă desfășurată în anii '60 și '70 în URSS și SUA, nici noi, nici americanii nu am reușit să creăm motoare de lucru fiabile în acel moment. Au funcționat, dar nu prea mult, deoarece încălzirea hidrogenului până la 3000 de mii de grade într-un reactor nuclear este o sarcină serioasă.
Au existat și probleme de mediu în timpul testelor la sol ale motoarelor, deoarece jeturile radioactive au fost aruncate în atmosferă. În URSS, această lucrare a fost efectuată la locul de testare Semipalatinsk special pregătit pentru testele nucleare, care a rămas în Kazahstan.
Și totuși, în ceea ce privește utilizarea energiei nucleare pentru alimentarea navelor spațiale, URSS a făcut un pas foarte serios în acei ani. Au fost fabricați 32 de sateliți. Odată cu utilizarea energiei nucleare pe dispozitive, a fost posibil să se obțină energie electrică cu un ordin de mărime mai mare decât din energia solară.
Ulterior, URSS și SUA, din diferite motive, au oprit această muncă de ceva timp. Astăzi este clar că trebuie reînnoite. Dar ni s-a părut nerezonabil să reluăm într-o manieră atât de frontală pentru a realiza un motor nuclear, care are dezavantajele menționate mai sus, și am propus o abordare complet diferită.
- Și care este diferența fundamentală între noua abordare?
„Această abordare a fost diferită de cea veche în același mod în care o mașină hibridă diferă de o mașină convențională. Într-o mașină convențională, motorul întoarce roțile, în timp ce în mașinile hibride, electricitatea este generată de la motor, iar această electricitate întoarce roțile. Adică se creează un fel de centrală intermediară.
În același mod, am propus o schemă în care un reactor spațial nu încălzește jetul ieșit din acesta, ci generează electricitate. Gazul fierbinte din reactor transformă turbina, turbina transformă generatorul electric și compresorul, care circulă fluidul de lucru într-o buclă închisă. Generatorul generează energie electrică pentru un motor cu plasmă cu o forță specifică de 20 de ori mai mare decât cea a motoarelor chimice.
Care sunt principalele avantaje ale acestei abordări. În primul rând, nu este nevoie de site-ul de testare Semipalatinsk. Putem efectua toate testele pe teritoriul Rusiei fără a ne implica în negocieri internaționale dificile de lungă durată privind utilizarea energiei nucleare în afara statului. În al doilea rând, jetul care părăsește motorul nu va fi radioactiv, deoarece un fluid de lucru complet diferit trece prin reactor, care se află într-o buclă închisă. În plus, nu este nevoie să încălzim hidrogenul în această schemă, aici circulă în reactor un fluid de lucru inert, care se încălzește până la 1500 de grade. Ne simplificăm serios sarcina. În cele din urmă, în cele din urmă, vom ridica forța specifică nu de două ori, ci de 20 de ori în comparație cu motoarele chimice.
- Puteți denumi calendarul proiectului?
- Proiectul implică următoarele etape: în 2010 - începutul lucrărilor; în 2012 - finalizarea proiectării proiectului și modelarea detaliată pe computer a fluxului de lucru; în 2015 - crearea unui sistem de propulsie cu energie nucleară; în 2018 - crearea unui modul de transport care utilizează acest sistem de propulsie pentru a pregăti sistemul pentru zbor în același an.
Apropo, faza modelării computerizate nu era anterior tipică pentru produsele de tehnologie spațială create, dar astăzi este absolut necesară. Pe exemplul celor mai noi motoare, care au fost dezvoltate în Rusia, Franța și SUA, a devenit clar că vechea metodă clasică, când au fost făcute un număr mare de prototipuri pentru testare, este învechită.
Astăzi, când capacitățile tehnologiei computerelor sunt foarte mari, mai ales odată cu apariția supercomputerelor, putem furniza modelarea fizică și matematică a proceselor, putem crea un motor virtual, putem juca situații posibile, putem vedea unde sunt capcanele și, abia după aceea, mergeți la creați un motor, așa cum se spune „în hardware”.
Iată un exemplu bun. Probabil ați auzit despre motorul RD-180 pentru racheta Atlas creată pentru americani la Energomash Design Bureau. În loc de 25-30 de exemplare, care au fost de obicei cheltuite pentru testarea motorului, a durat doar 8, iar RD-180 a intrat imediat în viață. Pentru că dezvoltatorii s-au chinuit să „joace” toate acestea pe computere.
- Care este prețul emisiunii?
- Astăzi, 17 miliarde de ruble au fost declarate pentru întregul proiect până în 2018 inclusiv. Direct pentru 2010, au fost alocate 500 de milioane de ruble, inclusiv 430 de milioane de ruble - pentru Rosatom și 70 de milioane de ruble - pentru Roskosmos.
Bineînțeles, am dori să credem că, dacă conducerea țării spune că acesta este un domeniu prioritar, iar banii au fost alocați, atunci vor fi dați.
Suma declarată este mai mică decât ne-am dori, dar cred că acest lucru este suficient pentru următorii ani și o gamă largă de lucrări pot fi executate cu acești bani.
Institutul nostru a fost numit șef al centralei nucleare, modulul de transport, cel mai probabil, va fi realizat de Energia Rocket and Space Corporation.
În general, proiectul se bazează pe cooperare, constând în principal din întreprinderile Rosatom, care ar trebui să facă reactorul, și Roskosmos, care va produce turbocompresoare, generatoare și motoarele în sine.
Desigur, lucrarea va folosi bazele științifice create în anii precedenți. De exemplu, dezvoltarea unui reactor se bazează pe un număr mare de decizii care au fost luate anterior cu privire la un motor nuclear. Cooperarea este aceeași. Acesta este Institutul Tehnologic de Cercetare Științifică din Podolsk, Centrul Kurchatov, Institutul de Fizică și Inginerie a Energiei Obninsk. Centrul Keldysh, Biroul de proiectare pentru ingineria chimică și Biroul de proiectare Voronezh pentru automatizarea chimică au făcut multe în buclă închisă. Vom folosi pe deplin această experiență atunci când creăm un turbocompresor. Pentru generator, conectăm Institutul de Electromecanică, care are experiență în crearea de generatoare zburătoare.
Într-un cuvânt, există baze considerabile, lucrarea nu începe de la zero.
- Poate Rusia să depășească alte țări în această lucrare?
- Nu exclud acest lucru. Am avut o întâlnire cu șeful adjunct al NASA, am discutat aspecte legate de reîntoarcerea la lucrul cu energia nucleară în spațiu și a spus că americanii manifestă un mare interes pentru această problemă. În opinia sa, nu poate fi exclusă posibilitatea accelerării lucrărilor în această direcție în Occident.
Nu exclud faptul că China poate răspunde cu acțiuni active din partea sa, așa că trebuie să lucrăm rapid. Și nu numai pentru a avansa pe cineva cu o jumătate de pas. Trebuie să lucrăm rapid, în primul rând, pentru ca în cooperarea internațională emergentă și, de facto, să se formeze astăzi, să arătăm demni. Pentru ca ei să ne ducă acolo și să nu-și asume rolul oamenilor care ar trebui să facă ferme metalice, ci pentru ca atitudinea față de noi să fie aceeași ca și în anii 90. Apoi, un mare set de lucrări privind sursele nucleare din spațiu a fost declasificat. Când aceste lucruri au devenit cunoscute americanilor, le-au acordat note foarte mari. Până la punctul în care au fost elaborate programe comune cu noi.
În principiu, este posibil să existe un program internațional pentru o centrală nucleară, similar cu programul în curs de cooperare privind fuziunea termonucleară controlată.
- Anatoly Sazonovich, în 2011 lumea va sărbători aniversarea primului zbor cu echipaj în spațiu. Acesta este un motiv bun pentru a aminti despre realizările țării noastre în spațiu.
- Cred ca da. La urma urmei, nu a fost doar primul zbor cu echipaj în spațiu. Zborul a devenit posibil datorită soluției unei game foarte largi de probleme științifice, tehnice și medicale. Pentru prima dată un om a zburat în spațiu și s-a întors pe Pământ, pentru prima dată s-a dovedit că sistemul de protecție termică funcționează normal. Zborul a avut un impact internațional uriaș. Să nu uităm că au trecut doar 16 ani de la sfârșitul celui mai dificil război pentru țară. Și acum s-a dovedit că o țară care a pierdut mai mult de 20 de milioane de oameni și a suferit distrugeri colosale este capabilă nu numai să facă ceva la cel mai înalt nivel mondial, ci chiar să depășească întreaga lume pentru o anumită perioadă. A fost o demonstrație extrem de importantă care a ridicat autoritatea țării și mândria oamenilor.
În viața mea au existat două evenimente de o importanță similară. Aceasta este Ziua Victoriei și întâlnirea lui Yuri Gagarin, pe care am văzut-o personal. La 9 mai 1945, toată Moscova, de la Piața Roșie până la periferie, a ieșit să sărbătorească pe străzi. A fost cu adevărat un impuls spontan și același impuls impresionant a fost în aprilie 1961 când Gagarin a zburat.
Semnificația internațională a aniversării de jumătate de secol a primului zbor trebuie consolidată. Este necesar să subliniem și să reamintim societății despre rolul țării noastre în explorarea spațiului. Din păcate, în ultimii 20 de ani, nu facem acest lucru foarte des. Dacă deschizi internetul, vei vedea o cantitate imensă de material legat, de exemplu, de expediția americană pe Lună, dar nu există prea mult material legat de zborul Gagarin. Dacă vorbești cu actualii școlari, nu știu al cui nume știu mai bine, Armstrong sau Gagarin. Prin urmare, consider absolut corect să luăm decizia de a sărbători cea de-a 50-a aniversare a primului zbor spațial echipat la nivel de stat și să-i dăm un sunet internațional.
Academia Rusă de Cosmonautică Tsiolkovsky va emite o medalie pentru acest eveniment, care va fi acordată persoanelor care au fost implicate în primul zbor sau au adus o contribuție suficientă la dezvoltarea astronauticii. În plus, ne pregătim să organizăm o mare conferință internațională, la care este planificat să discutăm cu partenerii străini și ruși acele trăsături ale explorării spațiale cu personalitate care sunt caracteristice etapei actuale. Aici sunt o mulțime de întrebări dificile.
Dacă astăzi oprim o sută de oameni pe stradă și întrebăm care dintre cosmonauți zboară acum în spațiu, Doamne ferește, dacă ne răspund trei sau patru oameni și nu sunt convins de acest lucru. Și dacă punem întrebarea, ce fac astronauții la stație, atunci și mai puțin. Cred că promovarea vieții spațiale reale, a zborurilor cu pilot este extrem de importantă și nu se face suficient. Există o mulțime de materiale stupide la televizor, când cineva s-a întâlnit cu extratereștri sau cum extratereștrii au luat pe cineva.
Repet, a cincizecea aniversare a primului zbor spațial cu echipaj este un eveniment cu adevărat epocal, trebuie sărbătorit în modul cel mai demn, atât în țara noastră, cât și la nivel internațional. Și, desigur, institutul nostru va participa direct la acest lucru, el care a fost legat de acest zbor și a luat parte la acesta. Unii dintre angajații noștri din acea perioadă au primit premii de stat pentru rezolvarea problemelor de zbor în special. De exemplu, directorul adjunct al institutului de atunci, academicianul Georgy Petrov, a primit titlul de erou al muncii socialiste pentru dezvoltarea metodelor de protecție termică a unei nave în timpul coborârii de pe orbită. Desigur, vom încerca să sărbătorim acest eveniment cu demnitate.
