Utvecklingen av ett kärnkraftverk i megawattklass för rymdteknik av en ny generation har börjat i Ryssland. Uppgiften har anförtrotts Keldysh Research Center. Anatoly KOROTEEV, Centerns direktör, president för Tsiolkovsky Russian Academy of Cosmonautics, berättar för Interfax-AVN om projektets betydelse för den ryska kosmonautiken och dess betydelse, skriver Rewer.net.
- Anatoly Sazonovich, utvecklingen av ett kärnkraftverk har blivit ett prioriterat mål, för att uppnå betydande resurser. Är detta verkligen ett projekt som astronautikens framtid beror på?
- Exakt. Låt oss se vad astronautiken gör idag. Vi kommer att se områden som satellitkommunikation, rymdnavigering med hög precision, fjärranalys av jorden - det vill säga allt som rör informationsstöd. Den andra riktningen är lösningen av frågor som rör utvidgningen av vår kunskap om rymden utanför gränserna för rymden nära jorden. Slutligen arbetar kosmonautiken, både i vårt land och i andra länder, för att lösa en rad olika försvarsuppgifter. Dessa är konventionellt tre uppsättningar uppgifter i rymdaktiviteter idag. Tidsprövade, beprövade transportsystem används för att lösa dem.
Om vi tittar på vad vi förväntar oss av astronautik i morgon, tillsammans med förbättringen av de uppgifter som redan är lösta, tas frågorna om utveckling av produktionsteknik i rymden upp. Vi pratar också om expeditioner till månen och Mars. Och inte om besöksexpeditioner, som var den amerikanska expeditionen till månen, utan om en lång vistelse på andra planeter så att du kan ägna tillräckligt med tid åt deras studier.
Dessutom väcks frågor om jordens möjliga strömförsörjning från rymden, om kampen mot asteroid-kometfaren. Alla dessa uppgifter är av en helt annan ordning än dagens. Så om vi tänker på hur detta komplex av uppgifter tillhandahålls av transport- och energistrukturen, kommer vi att se att det finns ett allvarligt behov av att öka energiförsörjningen för våra rymdfarkoster och motorernas effektivitet.
Vi har oekonomiska fordon idag. Tänk, för varje 100 ton som flyger från jorden, blir 3% i bästa fall en nyttolast. Detta är för alla moderna raketer. Allt annat kastas som bränt bränsle.
När det gäller långsiktiga uppgifter är det oerhört viktigt att vi rör oss i rymden ekonomiskt nog. Här finns begreppet specifik dragkraft, som kännetecknar motorns effektivitet. Detta är förhållandet mellan kraften som det skapar och bränsleförbrukningen. Om vi tar den första tyska FAU-2-raketen, var dess specifika dragkraft i de gamla måttenheterna 220 sekunder. Idag ger det bästa framdrivningsenergisystemet, som använder väte med syre, en specifik dragkraft på upp till 450 sekunder. Det vill säga att 60-70 års arbete med de bästa sinnena i världen har höjt den specifika dragkraften hos traditionella raketmotorer med bara två gånger.
Är det möjligt att öka denna indikator flera gånger eller med storleksordningar? Det visar sig att det finns. Med till exempel kärnmotorer kan vi öka den specifika kraften till cirka 900 sekunder, det vill säga ytterligare två gånger. Och med hjälp av en joniserad arbetsvätska för acceleration kan de nå värden på 9000-10000 sekunder, det vill säga de skulle höja den specifika kraften 20 gånger. Och detta har redan delvis uppnåtts idag: på satelliter med låg dragkraft används plasmamotorer som ger en specifik dragkraft i storleksordningen 1600 sekunder. Sådana anordningar behöver dock fortfarande tillräcklig elektrisk ström. Om du inte tar hänsyn till en helt unik struktur - den internationella rymdstationen, där elnivån är cirka 100 kW, har idag de mest kraftfulla satelliterna en elförsörjningsnivå på endast 20-30 kW. Det är mycket svårt att lösa ett antal uppgifter om vi ligger kvar på denna nivå.
- Det vill säga, du behöver ett kvalitativt steg?
- Ja. Astronautiken upplever idag ett tillstånd nära det där luftfarten befann sig efter andra världskriget, när det blev klart att det inte längre var möjligt att öka hastigheten med kolvmotorer, var det omöjligt att på allvar öka räckvidden, och i allmänhet att ha ekonomiskt lönsam luftfart. Sedan, som du kommer ihåg, skedde ett språng inom luftfarten, och de bytte från kolvmotorer till jetmotorer. Ungefär samma situation är nu inom rymdtekniken. Vi saknar energi för att hantera allvarliga utmaningar.
Förresten blev det klart inte idag. Redan på 60- och 70 -talen, både i vårt land och i USA, började arbetet med användning av kärnkraft i rymden. Inledningsvis var uppgiften att skapa raketmotorer som, i stället för den kemiska energin vid förbränning av bränsle och oxidationsmedel, skulle använda uppvärmning av väte till en temperatur på cirka 3000 grader. Men det visade sig att en sådan direkt väg fortfarande är ineffektiv. Vi får hög dragkraft under en kort tid, men samtidigt kastar vi ut en stråle, som vid onormal drift av reaktorn kan visa sig vara radioaktivt förorenad.
Trots den enorma mängd arbete som utfördes på 60- och 70 -talen i Sovjetunionen och USA kunde varken vi eller amerikanerna skapa pålitliga arbetsmotorer vid den tiden. De fungerade, men inte mycket, för att värma vätgas upp till 3000 tusen grader i en kärnreaktor är en allvarlig uppgift.
Det fanns också miljöproblem vid marktest av motorer, eftersom radioaktiva strålar kastades ut i atmosfären. I Sovjetunionen utfördes detta arbete på Semipalatinsk -testplatsen speciellt förberedd för kärnvapenprov, som fanns kvar i Kazakstan.
Och ändå, när det gäller användningen av kärnkraft för strömförsörjning av rymdfarkoster, gjorde Sovjetunionen ett mycket allvarligt steg under dessa år. 32 satelliter tillverkades. Med användning av kärnkraft på enheterna var det möjligt att få elektrisk kraft i en storleksordning högre än från solenergi.
Därefter stoppade Sovjetunionen och USA av olika skäl detta arbete under en tid. I dag är det klart att de måste förnyas. Men det föreföll oss orimligt att återuppta på ett sådant sätt för att skapa en kärnkraftsmotor, som har de ovan nämnda nackdelarna, och vi föreslog ett helt annat tillvägagångssätt.
- Och vad är den grundläggande skillnaden mellan det nya tillvägagångssättet?
”Detta tillvägagångssätt var annorlunda än det gamla på samma sätt som en hybridbil skiljer sig från en konventionell bil. I en konventionell bil vrider motorn hjulen, medan i hybridbilar genereras el från motorn, och denna elektricitet vrider hjulen. Det vill säga att ett slags mellanliggande kraftverk skapas.
På samma sätt har vi föreslagit ett schema där en rymdreaktor inte värmer strålen som matas ut från den utan genererar elektricitet. Den heta gasen från reaktorn vrider turbinen, turbinen vrider den elektriska generatorn och kompressorn, som cirkulerar arbetsvätskan i en sluten slinga. Generatorn genererar elektricitet för en plasmamotor med en specifik dragkraft 20 gånger högre än för kemiska motorer.
Vilka är de främsta fördelarna med detta tillvägagångssätt. För det första finns det inget behov av Semipalatinsk -testplatsen. Vi kan utföra alla tester på Rysslands territorium utan att engagera oss i några långa svåra internationella förhandlingar om användning av kärnkraft utanför staten. För det andra är strålen som lämnar motorn inte radioaktiv, eftersom en helt annan arbetsvätska passerar genom reaktorn, som är i en sluten slinga. Dessutom behöver vi inte värma väte i detta schema, här cirkulerar en inert arbetsvätska i reaktorn, som värms upp till 1500 grader. Vi förenklar vår uppgift på allvar. Slutligen, i slutändan, kommer vi att höja den specifika dragkraften inte två gånger, utan 20 gånger jämfört med kemiska motorer.
- Kan du namnge tidpunkten för projektet?
- Projektet omfattar följande steg: 2010 - början av arbetet; 2012 - slutförande av utkast till design och detaljerad datormodellering av arbetsflödet; 2015 - skapandet av ett kärnkraftsdrivsystem; år 2018 - skapandet av en transportmodul som använder detta framdrivningssystem för att förbereda systemet för flygning samma år.
Förresten, fasen av datormodellering var inte tidigare typisk för de skapade rymdteknologiprodukterna, men idag är det absolut nödvändigt. På exemplet med de senaste motorerna, som utvecklats i Ryssland, Frankrike och USA, blev det klart att den klassiska gamla metoden, när ett stort antal prototyper gjordes för testning, är föråldrad.
Idag, när datorteknikens kapacitet är mycket hög, särskilt med tillkomsten av superdatorer, kan vi tillhandahålla fysisk och matematisk modellering av processer, skapa en virtuell motor, spela möjliga situationer, se var fallgroparna är och först efter det går vi till skapa en motor, som de säger "i hårdvara".
Här är ett bra exempel. Du har säkert hört talas om RD - 180 -motorn för Atlas -raketen skapad för amerikanerna på Energomash Design Bureau. Istället för 25-30 kopior, som vanligtvis spenderades på att testa motorn, tog det bara 8, och RD-180 gick omedelbart till liv. Eftersom utvecklarna tog sig besväret att "spela" allt detta på datorer.
- Vad är priset på emissionen?
- I dag har 17 miljarder rubel deklarerats för hela projektet till och med 2018. Direkt för 2010 har 500 miljoner rubel tilldelats, inklusive 430 miljoner rubel - för Rosatom och 70 miljoner rubel - för Roskosmos.
Naturligtvis skulle vi vilja tro att om landets ledning säger att detta är ett prioriterat område och pengarna har tilldelats, kommer det att ges.
Det deklarerade beloppet är mindre än vi skulle vilja, men jag tror att detta är tillräckligt för de kommande åren och ett stort utbud av verk kan utföras med dessa pengar.
Vårt institut har utsetts till chef för kärnkraftverket, transportmodulen kommer troligen att tillverkas av Energia Rocket and Space Corporation.
I allmänhet är projektet baserat på samarbete, som huvudsakligen består av företagen i Rosatom, som ska göra reaktorn, och Roskosmos, som kommer att tillverka turbokompressorer, generatorer och själva motorerna.
Naturligtvis kommer arbetet att använda den vetenskapliga grund som skapats tidigare år. Till exempel bygger utvecklingen av en reaktor på ett stort antal beslut som tidigare fattades om en kärnkraftsmotor. Samarbetet är detsamma. Detta är Podolsk Scientific Research Technological Institute, Kurchatov Center, Obninsk Institute of Physics and Power Engineering. Keldysh Center, Design Bureau for Chemical Engineering och Voronezh Design Bureau for Chemical Automation har gjort mycket i en sluten slinga. Vi kommer att dra full nytta av denna erfarenhet när vi skapar en turboladdare. För generatorn ansluter vi Institute of Electromechanics, som har erfarenhet av att skapa flyggeneratorer.
Med ett ord, det finns betydande grundarbeten, arbetet börjar inte från början.
- Kan Ryssland gå före andra länder i detta arbete?
- Jag utesluter inte det här. Jag hade ett möte med biträdande chef för NASA, vi diskuterade frågor som rör återgång till arbetet med kärnkraft i rymden, och han sa att amerikanerna visar stort intresse för denna fråga. Enligt hans uppfattning kan det inte uteslutas att arbetet i denna riktning kan påskyndas i väst.
Jag utesluter inte att Kina kan reagera med aktiva åtgärder från sin sida, så vi måste arbeta snabbt. Och inte bara för att komma före någon med ett halvt steg. Vi måste arbeta snabbt, först och främst, så att vi i det framväxande internationella samarbetet, och de facto bildas idag, ser värdiga ut. Så att de skulle ta oss dit, och inte ta på sig rollen som människor som borde göra metallbruk, utan för att attityden till oss skulle vara densamma som den var till exempel på 90 -talet. Sedan avklassificerades en stor uppsättning arbete med kärnkällor i rymden. När dessa verk blev kända för amerikanerna gav de dem mycket höga betyg. Fram till det att gemensamma program utarbetades med oss.
I princip är det möjligt att det kommer att finnas ett internationellt program för ett kärnkraftverk, liknande det pågående samarbetsprogrammet för kontrollerad termonukleär fusion.
- Anatoly Sazonovich, 2011 kommer världen att fira årsdagen för den första bemannade flykten ut i rymden. Detta är en bra anledning att påminna om vårt lands prestationer i rymden.
- Ja tror jag. Det var trots allt inte bara den första bemannade flykten ut i rymden. Flygningen blev möjlig tack vare lösningen på ett mycket brett spektrum av vetenskapliga, tekniska och medicinska frågor. För första gången flög en man ut i rymden och återvände till jorden, för första gången bevisades det att det termiska skyddssystemet fungerar normalt. Flyget hade en enorm internationell påverkan. Låt oss inte glömma att bara 16 år har gått sedan slutet på det svåraste kriget för landet. Och nu visade det sig att ett land som har förlorat mer än 20 miljoner människor och lidit kolossal förstörelse inte bara kan göra något på högsta världsnivå, utan till och med överträffa hela världen under en viss period. Det var en oerhört viktig demonstration som höjde landets auktoritet och folkets stolthet.
I mitt liv fanns det två händelser av liknande betydelse. Detta är segerdagen och mötet med Yuri Gagarin, som jag såg personligen. Den 9 maj 1945 gick hela Moskva, från Röda torget till utkanten, ut för att fira på gatorna. Det var verkligen en spontan impuls, och samma imponerande impuls var i april 1961 när Gagarin flög.
Den internationella betydelsen av halvsekelsdagen för den första flygningen måste stärkas. Det är nödvändigt att betona och påminna samhället om vårt lands roll i rymdutforskning. Tyvärr under de senaste 20 åren har vi inte gjort det så ofta. Om du öppnar Internet kommer du att se en enorm mängd material relaterat till exempel till den amerikanska expeditionen till månen, men det finns inte för mycket material relaterat till Gagarin -flyget. Om du pratar med nuvarande skolbarn vet jag inte vems namn de vet bättre, Armstrong eller Gagarin. Därför anser jag att det är helt korrekt att fatta beslutet att fira 50 -årsjubileet för den första bemannade rymdflygningen på statsnivå och ge den ett internationellt ljud.
Tsiolkovsky Russian Academy of Cosmonautics kommer att utfärda en medalj för detta evenemang, som kommer att delas ut till personer som var inblandade i den första flygningen eller gjorde ett tillräckligt bidrag till utvecklingen av astronautik. Dessutom förbereder vi oss för att hålla en stor internationell konferens, där man planerar att diskutera med utländska och ryska partner de egenskaperna hos bemannad rymdutforskning som är karakteristiska för nuvarande skede. Det finns många svåra frågor här.
Om vi i dag stannar hundra människor på gatan och frågar vilken av kosmonauterna som flyger i rymden nu, förbjuda Gud, om tre eller fyra personer svarar oss, och jag är inte övertygad om detta. Och om vi ställer frågan, vad gör astronauterna på stationen, än mindre. Jag tycker att främjandet av det verkliga rymdlivet, bemannade flygningar är oerhört viktigt, och det görs inte tillräckligt. Det finns många dumma material på TV, när någon träffade utomjordingar eller hur utomjordingar tog bort någon.
Jag upprepar, femtioårsjubileet för den första bemannade rymdflygningen är en verkligt epokgörande händelse, den måste firas på det mest värdiga sättet, både inom vårt land och på internationell nivå. Och naturligtvis kommer vårt institut att ta en direkt del i detta, han som var släkt med denna flygning och deltog i den. Ett antal av våra anställda under den perioden fick statliga utmärkelser för att lösa flygproblem i synnerhet. Till exempel fick biträdande direktören för det dåvarande institutet, akademikern Georgy Petrov, titeln Hero of Socialist Labour för utveckling av metoder för termiskt skydd av ett fartyg under nedstigning från omloppsbana. Naturligtvis kommer vi att försöka fira denna händelse med värdighet.
