Амбициозный российский проект может придать новый импульс освоению космоса

16.03.2018, 06:28
Автор: Юферев Сергей

Один из самых амбициозных советско-российских проектов в области освоения космического пространства близок к завершению и вступает в стадию непосредственной практической реализации. Речь идет о создании ядерной энергодвигательной установки мегаваттного класса. Создание и испытания подобного двигателя могут существенным образом изменить положение дел в околоземном пространстве.

Ядерная энергодвигательная установка мегаваттного класса (ЯЭДУ) – это совместный проект группы российских предприятий, входящих в состав «Роскосмоса» и «Росатома». Данный проект направлен на разработку ЯЭДУ мегаваттного класса. Она проектируется специально для оснащения нового космического аппарата с рабочим названием ТЭМ (транспортно-энергетический модуль). Головным исполнителем работ по проекту создания ЯЭДУ выступает ФГУП «Исследовательский центр имени М. В. Келдыша» (Москва). Целью амбициозного проекта является выведение России на лидирующие позиции в создании энергетических комплексов космического назначения, обладающих высокой эффективностью и способных решать внушительный спектр задач в космическом пространстве. К примеру, исследования Луны, а также дальних планет нашей солнечной системы, в том числе с созданием на них автоматических баз.

В настоящее время космические полеты в околоземном пространстве осуществляются на ракетах, которые приводятся в движение за счет сгорания в их двигателях жидкого или твердого ракетного топлива. Жидкое ракетное топливо делится на окислитель и горючее. Данные компоненты находятся в различных баках ракеты в жидком состоянии. Смешивание компонентов происходит уже в камере сгорания, обычно при помощи форсунок. Давление создание за счет работы вытеснительной или турбонасосной системы. Помимо этого компоненты топлива используются для охлаждения сопла ракетного двигателя. Твердое ракетное топливо также делится на горючее и окислитель, но находятся они в виде смеси твердых веществ.

За последние десятилетия технология использования данных видов ракетного топлива была отработана до мелочей во многих странах. При этом сами ракетостроители признают, что дальнейшее развитие таких технологий является проблематичным. Бывший глава федерального космического агентства России Анатолий Перминов отмечал: «Грубо говоря, из существующих ракетных двигателей, будь то жидкостные или твердотопливные, выжато все. Попытки увеличения их тяги, удельного импульса представляются просто бесперспективными». На этом фоне интерес представляют другие технические решения. К примеру, ядерные энергодвигательные установки, которые могут обеспечить увеличение тяги и удельного импульса в разы. Анатолий Перминов приводил пример полета к Марсу, до которого сейчас нужно лететь 1,5-2 года туда и обратно. С использованием ядерной энергодвигательной установки время полета можно было бы уменьшить до 2-4 месяцев.

Принимая это во внимание, в России, начиная с 2010 года, реализуется проект создании космического транспортно-энергетического модуля на основе ядерной энергетической установки мегаваттного класса не имеющей аналогов в мире. Соответствующее распоряжение было подписано Дмитрием Медведевым. На реализацию данного проекта до 2018 года из средств федерального бюджета, «Роскосмоса» и «Росатома» планировалось направить 17 миллиардов рублей, 7,2 миллиарда рублей из этой суммы выделялось государственной корпорации «Росатом» на создание реакторной установки (Научно-исследовательский и конструкторский институт энерготехники имени Доллежаля), 4 миллиарда рублей – Центру имени Келдыша на разработку ядерной энергодвигательной установки, 5,8 миллиарда рублей – РКК «Энергия», которая должна была создать транспортно-энергетический модуль. В соответствии с новой федеральной космической программой в 2016-2025 годах на дальнейшие работы по проекту предусматривалось выделение еще 22 миллиардов 890 миллионов рублей.

Все эти работы ведутся в России не на пустом месте. Возможность использования в космосе ядерной энергии рассматривалась еще с середины 50-х годов прошлого века такими видными отечественными специалистами как Келдыш, Курчатов и Королёв. Только с 1970 по 1988 годы Советский Союз запустил в космос более 30 разведывательных спутников, которые были оснащены ядерными силовыми установками малой мощности типа «Топаз» и «Бук». Данные спутники использовались для создания всепогодной системы наблюдения за надводными целями на всей акватории Мирового океана, а также выдачи целеуказания с передачей на командные пункты или носители оружия – системы морской космической разведки и целеуказания «Легенда» (1978 год). Также в период с 1960 по 1980 год в нашей стране был разработан и прошел испытания на Семипалатинском полигоне ядерный ракетный двигатель, сообщало агентство ТАСС.

Ядерный реактор-преобразователь «Топаз» (уменьшенный макет)

Специалисты выделяют следующие достоинства ядерных энергодвигательных установок:
— Возможность долететь до Марса за 1,5 месяца и вернуться обратно, в то время как полет с применением обычных ракетных двигателей может занимать до 1,5 лет без возможности вернуться назад.
— Новые возможности в изучении околоземного пространства.
— Способность совершать маневры и ускоряться, в отличие от установок, которые могут лишь разгоняться, а затем совершать полет по заданной траектории.
— Снижение издержек на обслуживание, что достигается за счет высокого ресурса, возможна 10-летняя эксплуатация.
— Существенное увеличение выводимой на орбиту массы полезного груза за счет отсутствия больших топливных баков.

20 июля 2014 года был получен патент Российской Федерации за номером RU2522971 на «Ядерную энергодвигательную установку» (ЯЭДУ), автор академик Коротеев А. С. Позднее на выставке «Госзаказ – ЗА честные закупки 2016», которая состоялась в Москве с 23 по 25 марта, АО «НИКИЭТ» имени Доллежаля представило макет реакторной установки для ядерной энергодвигательной установки мегаваттного класса. Известно, что разрабатываемая в нашей стране ЯЭДУ состоит из трех основных элементов: реакторной установки с рабочим телом и вспомогательными устройствами, такими как турбогенератор-компрессор и теплообменник-рекуператор; электроракетной двигательной установки и холодильника-излучателя (система сброса тепла в космос). Учитывая ход работ, можно отметить, что у Российской Федерации есть все шансы первой запустить на орбиту космический корабль, который будет оснащен ядерной силовой установкой.

Планируется, что модель ЯЭДУ в железе для проведения испытаний будет создана к 2019 году. А первые полеты в космос с использованием подобной силовой установки состоятся в 2020-е годы. О том, что первые летные испытания ядерной космической энергодвигательной установки запланированы на 2020-е годы журналистам еще в апреле 2016 года рассказывал Дмитрий Макаров, являющийся директором «Института реакторных материалов» (ИРМ, Свердловская область). Отвечая на вопросы журналистов ТАСС, он отметил, что в ближайшее время в России будет создан наземный стенд-прототип данного аппарата, а в 2020-х годах пройдут первые летные испытания в космосе. Подобная установка мегаваттного класса позволит формировать мощные электроядерные двигатели, которые смогут разгонять межпланетные аппараты до серьезных скоростей. В рамках работ по этому проекту «Росатом» создает сердце установки – ядерный реактор.

Макет реакторной установки для ядерной энергодвигательной установки мегаваттного класса

По словам Макарова, в ИРМ успешно завершились испытания теплопроводящих элементов (ТВЭЛ) для данной установки, уточнив, что испытывались полномасштабные ТВЭЛ, которые планируется использовать в таких реакторах. Макаров не сомневается, что на базе имеющегося опыта и компетенции институтов «Роскосмоса» и «Росатома» удастся создать ядерную энергодвигательную установку, которая позволит нашей стране достигать не только ближайших, но и отдаленных планет нашей солнечной системы. Фактически будет разработана платформа, с помощью которой можно будет реализовывать серьезные исследовательские программы, направленные на изучение дальнего космоса.

Разработка в России ЯЭДУ несет в себе следующую практическую пользу. Во-первых, это значительное расширение возможностей России и человечества вообще. Космические корабли, оснащенные ядерной энергетической установкой, сделают путешествие людей к Марсу и другим планетам реальным.

Во-вторых, подобные корабли позволят существенным образом активизировать деятельность человека в околоземном пространстве, дав реальную возможность приступить к колонизации Луны (уже существуют проекты по постройке на спутнике Земли атомных станций). «Использование ЯЭДУ рассматривается для больших пилотируемых космических систем, а не для малых космических аппаратов, которые могут совершать полеты на иных типах установок, использующих ионные двигатели или энергию солнечного ветра. Использовать ядерные энергодвигательные установки можно будет на межорбитальных буксирах многоразового использования. К примеру, перемещать различные грузы между низкими и высокими орбитами, выполнять полеты к астероидам. Также можно будет отправить экспедицию на Марс или создать многоразовый лунный буксир», – считает профессор Олег Горшков. Подобные корабли в состоянии изменить всю экономику освоения космоса. Как отмечают специалисты РКК «Энергия», ракета-носитель на ядерной тяге сможет обеспечить снижение стоимости выведения на окололунную орбиту полезного груза более чем в два раза по сравнению с ракетами, оснащенными жидкостными ракетными двигателями.

В-третьих, данная разработка – это новые технологии и материалы, которые обязательно появятся в ходе реализации проекта. Они могут быть внедрены в другие отрасли российской промышленности – машиностроение, металлургию и т.д. Речь идет о прорывном проекте, который при успешной реализации может придать новый импульс российской экономике.

Источники информации:

http://expert.ru/2013/01/31/vyijti-iz-tupika
https://lenta.ru/news/2016/04/26/nuclear
http://tass.ru/kosmos/3238375
https://riafan.ru/998650-rossiya-pervoi … kii-korabl

Материалы из открытых источников