Ett av de mest ambitiösa sovjet-ryska projekten inom rymdutforskning är nära färdigställt och går in i fasen för omedelbar praktisk implementering. Vi talar om skapandet av ett kärnkraftverk i en megawattklass. Skapandet och testningen av en sådan motor kan avsevärt förändra situationen i rymden nära jorden.
Kärnkraftverket i megawattklass (NPPU) är ett gemensamt projekt av en grupp ryska företag som ingår i Roscosmos och Rosatom. Detta projekt syftar till att utveckla ett kärnkraftverk i megawattklass. Den är speciellt utformad för att utrusta en ny rymdfarkost med arbetsnamnet TEM (transport- och energimodul). Huvudutföraren av arbetet med projektet att skapa ett kärnkraftverk är Federal State Unitary Enterprise "Research Center uppkallat efter M. V. Keldysh" (Moskva). Målet med det ambitiösa projektet är att föra Ryssland till en ledande position i skapandet av energikomplex för rymdändamål, som är mycket effektiva och kan lösa ett imponerande utbud av uppgifter i yttre rymden. Till exempel utforskning av månen, liksom avlägsna planeter i vårt solsystem, inklusive skapandet av automatiska baser på dem.
För närvarande utförs rymdflygningar i rymden nära jorden på raketer, som sätts igång på grund av förbränning av flytande eller fast raketbränsle i deras motorer. Flytande raketbränsle är uppdelat i ett oxidationsmedel och ett bränsle. Dessa komponenter finns i de olika tankarna i raketen i flytande tillstånd. Blandningen av komponenterna sker redan i förbränningskammaren, vanligtvis med hjälp av injektorer. Trycket skapas på grund av arbetet med ett förskjutnings- eller turbopumpsystem. Dessutom används drivmedelskomponenterna för att kyla raketmotorns munstycke. Fast raketbränsle är också indelat i bränsle och oxidationsmedel, men de är i form av en blandning av fasta ämnen.
Under de senaste decennierna har tekniken för att använda dessa typer av raketbränsle förfinats till minsta detalj i många länder. Samtidigt medger raketforskarna själva att vidareutvecklingen av sådan teknik är problematisk. Tidigare chef för den ryska federala rymdorganisationen Anatoly Perminov noterade:”I grova drag har allt pressats ur de befintliga raketmotorerna, oavsett om de är flytande eller fasta. Försök att öka sin dragkraft, specifika impuls verkar helt enkelt vara hopplösa. Mot denna bakgrund är andra tekniska lösningar av intresse. Till exempel kärnkraftverk, som ibland kan ge ökad dragkraft och specifik impuls. Anatoly Perminov gav ett exempel på en flygning till Mars, till vilken det nu är nödvändigt att flyga 1, 5-2 år dit och tillbaka. Med användning av ett kärnkraftsdrivsystem kan flygtiden reduceras till 2-4 månader.
Med hänsyn till detta i Ryssland, sedan 2010, genomförs ett projekt för att skapa en rymdtransport- och kraftmodul baserad på ett kärnkraftverk i megawattklass som inte har några analoger i världen. Motsvarande order undertecknades av Dmitry Medvedev. För genomförandet av detta projekt fram till 2018 från den federala budgeten, Roscosmos och Rosatom, var det planerat att anslå 17 miljarder rubel, 7, 2 miljarder rubel av detta belopp tilldelades det statliga företaget Rosatom för skapandet av en reaktoranläggning (forskning och Design Institute Dollezhal Energy Technicians), 4 miljarder rubel - till Keldysh Center för utveckling av ett kärnkraftsdrivsystem, 5,8 miljarder rubel - till RSC Energia, som skulle skapa en transport- och energimodul. I enlighet med det nya federala rymdprogrammet 2016-2025 för vidare arbete med projektet var det tänkt att anslå ytterligare 22 miljarder 890 miljoner rubel.
Alla dessa arbeten utförs i Ryssland inte från grunden. Möjligheten att använda kärnkraft i rymden har övervägts sedan mitten av 1950-talet av så framstående ryska specialister som Keldysh, Kurchatov och Korolev. Bara från 1970 till 1988 sjösatte Sovjetunionen mer än 30 spaningsatelliter i rymden, som var utrustade med lågkrafts kärnkraftverk som Topaz och Buk. Dessa satelliter användes för att skapa ett övervakningssystem för alla väder för ytmål i hela världshavets vattenområde, samt för att utfärda målbeteckning med överföring till kommandoposter eller vapenbärare - Legend marin rymdspaning och mål beteckningssystem (1978). Under perioden 1960 till 1980 utvecklades och testades även en kärnraketmotor i vårt land på Semipalatinsk -testplatsen, rapporterade TASS -byrån.
Kärnreaktor-omvandlare "Topaz" (reducerad modell)
Experter lyfter fram följande fördelar med kärnkraftsdrivsystem:
- Möjligheten att flyga till Mars om 1, 5 månader och återvända tillbaka, medan en flygning med konventionella raketmotorer kan ta upp till 1, 5 år utan möjlighet att återvända tillbaka.
- Nya möjligheter i studiet av rymden nära jorden.
- Möjligheten att manövrera och accelerera, till skillnad från installationer som bara kan accelerera och sedan flyga längs en given bana.
- Minska underhållskostnaderna, som uppnås på grund av en hög resurs, 10-årig drift är möjlig.
- En betydande ökning av nyttolastmassan i omloppsbanan på grund av frånvaron av stora bränsletankar.
Den 20 juli 2014 mottogs ett patent från Ryska federationen under numret RU2522971 för "Nuclear Power Propulsion Plant" (NPP), författaren är akademiker A. Koroteev. Senare på utställningen "State Order - FOR Fair Procurement 2016 ", JSC" NIKIET "uppkallat efter Dollezhal presenterade en modell av en reaktoranläggning för ett kärnkraftverk i en megawattklass. Det är känt att kärnkraftverket som utvecklas i vårt land består av tre huvudelement: en reaktoranläggning med en arbetsvätska och hjälpanordningar, såsom en turbingenerator-kompressor och en värmeväxlare-rekuperator; ett elektriskt raketdrivsystem och ett kylskåp (ett system för att tappa värme i rymden). Med tanke på arbetets framsteg kan det noteras att Ryska federationen har alla chanser att vara den första att skjuta upp ett rymdfarkoster i omloppsbana, som kommer att utrustas med ett kärnkraftverk.
Det är planerat att en modell av ett kärnkraftverk i järn för testning skapas senast 2019. Och de första flygningarna i rymden med ett sådant kraftverk kommer att äga rum under 2020 -talet. Dmitry Makarov, chef för Institute of Reactor Materials (IRM, Sverdlovsk -regionen), berättade för journalister redan i april 2016 att de första flygproven av ett kärnkraftsdrivsystem var planerade för 2020 -talet. När han svarade på frågorna från TASS-journalister noterade han att inom en snar framtid kommer ett markbaserat prototypställ för denna enhet att skapas i Ryssland, och de första flygtesterna i rymden kommer att äga rum under 2020-talet. En sådan installation av en megawattklass kommer att tillåta bildandet av kraftfulla elektriska kärnkraftsmotorer som kan accelerera interplanetära fordon till allvarliga hastigheter. Som en del av detta projekt skapar Rosatom anläggningens hjärta - en kärnreaktor.
Modell av en reaktoranläggning för ett kärnkraftverk i en megawattklass
Enligt Makarov genomförde IRM framgångsrikt testerna av värmeledande element (TVEL) för denna installation, med angivande av att bränsleelement i full skala testades, som är planerade att användas i sådana reaktorer. Makarov tvivlar inte på att utifrån erfarenheterna och kompetensen från Roscosmos- och Rosatom -instituten kommer det att vara möjligt att skapa ett kärnkraftsdrivningssystem som gör att vårt land kan nå inte bara de närmaste, utan också avlägsna planeterna i vårt solsystem. Faktum är att en plattform kommer att utvecklas med hjälp av vilken det kommer att vara möjligt att genomföra seriösa forskningsprogram som syftar till att studera djupt rymd.
Utvecklingen av ett kärnkraftverk i Ryssland har följande praktiska fördelar. För det första är detta en betydande utvidgning av Rysslands och mänsklighetens kapacitet i allmänhet. Kärnkraftsdrivna rymdfarkoster kommer att göra mänskliga resor till Mars och andra planeter till verklighet.
För det andra kommer sådana fartyg att avsevärt förbättra människans aktivitet i rymden nära jorden, vilket ger en verklig möjlighet att börja kolonisera månen (det finns redan projekt för att bygga kärnkraftverk på jordens satellit).”Användning av kärnkraftverk övervägs för stora bemannade rymdsystem, och inte för små rymdfarkoster som kan flyga på andra typer av installationer med jonmotorer eller solenergi. Det kommer att vara möjligt att använda kärnkraftsdrivsystem på återanvändbara interorbitala bogserbåtar. Till exempel att flytta olika laster mellan låga och höga banor, för att utföra flygningar till asteroider. Det kommer också att vara möjligt att skicka en expedition till Mars eller skapa en återanvändbar månbåt, säger professor Oleg Gorshkov. Sådana fartyg kan förändra hela ekonomin för rymdutforskning. Som RSC Energias specialister noterar kommer ett kärnkraftsdrivet uppskjutningsfordon att kunna sänka kostnaden för att sjösätta en nyttolast i en cirkulär omloppsbana mer än två gånger jämfört med raketer utrustade med flytande drivande raketmotorer.
För det tredje är denna utveckling ny teknik och material som säkert kommer att dyka upp under projektets genomförande. De kan introduceras i andra grenar av den ryska industrin - maskinteknik, metallurgi, etc. Detta är ett genombrottsprojekt som, om det genomförs framgångsrikt, kan ge en ny impuls till den ryska ekonomin.
