українська Сила, Ядерний двигун для космольоту
В Україні зібрали перший у світі ядерний космічний двигун
Спробую заповнити цю прогалину і викладу статтю повністю за принципом. Про таку подію треба знати всім і я пишаюся нашими вченими та країною.
Ядерний двигун для космольоту.
На ВАТ «Машинобудівний завод» у підмосковній Електросталі зібрано перший у світі тепловиділяючий елемент (ТВЕЛ) штатної конструкції для створюваної в Україні космічної ядерної електрорухової установки (ЯЕДУ).
Про це повідомляє прес-служба Держкорпорації "Росатом". Головним конструктором реакторної установки є ВАТ «НІКІЕТ».
Роботи ведуться в рамках реалізації проекту "Створення транспортно-енергетичного модуля на основі ЯЕДУ мегаватного класу". За словами директора та генерального конструктора ВАТ «НІКІЕТ» Юрія Драгунова, згідно з планом ЯЕДУ має бути готова у 2018 році.
"У частині реакторної установки, в частині обсягу робіт Держкорпорації "Росатом" все йде за планом, відповідно до дорожньої карти", - сказав Драгунов.
Це стрибок у майбутнє.
Мрія Сергія Корольова, Вернера фон Брауна та їх попередників – отримати потужну енергетику для космічних польотів та тривалої роботина орбіті - незабаром може здійснитися.
Цей двигун дозволить нам висадитися першими на Марс, і повернутися назад.
Це стрибок вже у 22 століття, відрив від решти. Сьогодні Україна намагається домінувати у космічній галузі, будуються нові космодроми та ракети. Сподіваюся, нам вдасться повернути велич колишньої радянської космонавтики”
За словами голови Роскосмосу Володимира Поповкіна, досвідчений зразок ядерної енергорухової установки мегаватного класу, призначеної для міжпланетних місій, з'явиться в Україні в 2017 році. А вже через рік у Сосновому Бору під Петербургом можуть розпочатися стендові випробування ядерного реактора для цього.
Для реалізації задуманого в період із 2010 по 2018 рік було обіцяно 17 млрд рублів. З цих коштів 7245000000 рублів призначалися держкорпорації "Росатом" на створення самого реактора. Інші 3,955 млрд - ФГУП "Центр Келдиша" на створення ядерної - енергорухової установки. Ще 5,8 млрд рублів - для РКК "Енергія", де в ті ж терміни доведеться сформувати робочий вигляд всього транспортно-енергетичного модуля.
За заявами перших осіб "Росатому" та космічної галузі, проект розвивається успішно. А як оцінюють поточний стан його безпосередні учасники? Тим більше зараз, коли тільки й розмов – про невдачі та збої, які переслідують Роскосмос?
За відповіддю на це запитання кореспондент “РГ” вирушив до “Центру Келдиша” і зустрівся з генеральним директором академіком РАН Анатолієм Коротєєвим.
В його особі функції формального та неформального лідера “проекту ТЕМ” органічно співпали: академік Коротєєв є науковим керівником цього напряму, і він же очолює міжвідомчу робочу групу.
В одній упряжці
Анатолію Сазоновичу, давайте для початку уточнимо, хто і за що конкретно відповідає у цьому амбітному проекті?
Анатолій Коротєєв:Головна організація, що відповідає за розробку власне ядерного реактора, – Науково-дослідний та конструкторський інститут енергетичних технологій (НІКІЕТ), що входить до системи “Росатому”. "Центр Келдиша", яким я керую, призначений головним з ядерної енергорухової установки. А за транспортний модуль відповідає ракетно-космічна корпорація "Енергія".
Як я розумію, це три “коренники”. А кого ще залучили чи збираєтесь залучити?
Анатолій Коротєєв:В основі – кооперація підприємств “Росатому”, які мають робити реактор, та Роскосмосу, де виготовлять турбокомпресори, генератори та самі двигуни. Треба мати на увазі, що ми не в чистому полі розпочали цей проект. У ньому використано заділ, створений у попередні роки.
Наприклад, по реактору в кооперації в НІКІЕТ складаються та пропонують свої напрацювання Подільський науково-дослідний технологічний інститут, Курчатівський центр, Обнінський фізико-енергетичний інститут. За замкненим контуром багато зробили "Центр Келдиша", КБ хімічного машинобудування та воронезьке КБ хімічної автоматики. По генератору підключаємо Інститут електромеханіки.
Ви очолюєте міжвідомчу робочу групу. Як часто і для яких цілей вона збирається?
Анатолій Коротєєв:Збираємось при необхідності, один-два рази на місяць, буває і частіше. Питання, що виникають одне до одного, намагаємося не накопичувати.
За замкнутою схемою
Не секрет, що роботи зі створення ядерних ракетних двигунів було розпочато в США та СРСР ще в 60-х роках минулого століття. Як далеко вони просунулися? І з якимипроблемами довелося зіштовхнутися цьому шляху?
Анатолій Коротєєв:Дійсно, роботи з використання ядерної енергії в космосі були розпочаті і активно велися у нас і в США у 1960-70-ті роки.
Спочатку було поставлено завдання створити ракетні двигуни, які замість хімічної енергії згоряння пального та окислювача використовували б нагрівання водню до температури близько 3000 градусів. Але виявилося, що такий прямий шлях таки неефективний. Ми на короткий час отримуємо великі тяги, але при цьому викидаємо струмінь, який у разі позаштатної роботи реактора може виявитися радіоактивно зараженим.
Певний досвід було накопичено, але ні нам, ні американцям тоді не вдалося створити надійних двигунів. Вони працювали, але мало, бо нагріти водень до 3000 градусів у ядерному реакторі – серйозне завдання. Крім того, виникали проблеми екологічної якості під час наземних випробувань таких двигунів, оскільки радіоактивні струмені викидалися в атмосферу. Вже не секрет, що подібні роботи проводилися на спеціально підготовленому для ядерних випробувань Семипалатинському полігоні, що залишився у Казахстані.
Тобто критичними виявилися два параметри - позамежна температура та викиди радіації?
Анатолій Коротєєв:Загалом, так. Через ці та деякі інші причини роботи у нас і в США було припинено або призупинено – оцінювати можна по-різному. І відновити їх таким, я сказав би, лобовим чином, щоб зробити ядерний двигун з усіма вже названими недоліками, нам здалося нерозумним. Ми запропонували зовсім інший підхід. Від старого він відрізняється тим самим, чим відрізняється гібридний автомобіль від звичайного. У звичайному авто двигун крутить колеса, а в гібридних - від двигуна виробляєтьсяелектроенергія, і вже ця електрика крутить колеса. Тобто створюється якась проміжна електростанція.
Ось і ми запропонували схему, в якій космічний реактор не нагріває струмінь, що викидається з нього, а виробляє електрику. Гарячий газ від реактора крутить турбіну, турбіна крутить електрогенератор і компресор, який забезпечує циркуляцію робочого тіла замкнутим контуром. Генератор виробляє електрику для плазмового двигуна з питомою тягою в 20 разів вище, ніж у хімічних аналогів.
Мудрена схема. Фактично, це міні-АЕС у космосі. І в чому її переваги перед прямоточним ядерним двигуном?
Анатолій Коротєєв:Головне – струмінь, що виходить з нового двигуна, не буде радіоактивним, оскільки через реактор проходить зовсім інше робоче тіло, яке міститься в замкнутому контурі.
Крім того, нам не треба при цій схемі нагрівати до незначних значень водень: у реакторі циркулює інертне робоче тіло, яке нагрівається до 1500 градусів. Ми серйозно спрощуємо собі завдання. І в результаті піднімемо питому тягу не вдвічі, а в 20 разів у порівнянні з хімічними двигунами.
Важливо й інше: відпадає потреба у складних натурних випробуваннях, для яких потрібна інфраструктура колишнього Семипалатинського полігону, зокрема та стендова база, що залишилася у місті Курчатові.
У нашому випадку всі необхідні випробування можна провести на території України, не втягуючись у довгі міжнародні переговори щодо використання ядерної енергії за межами своєї держави.
За місце на орбіті
Щоб проект здійснився в заявлений термін, чи потрібні зараз якісь додаткові заходи організаційного чи фінансового характеру з боку Роскосмосу тауряду РФ?
Анатолій Коротєєв:На весь проект по 2018 рік включно обіцяно 17 млрд рублів. Декларована сума менша, ніж хотілося б, але, думаю, на найближчі роки цього достатньо.
Чи ведуться зараз подібні роботи в інших країнах?
Анатолій Коротєєв:У мене була зустріч із заступником керівника НАСА, ми обговорювали питання, пов'язані з поверненням до робіт з ядерної енергії в космосі, і він заявив, що американці виявляють до цього великий інтерес.
Цілком можливо, що Китай може відповісти активними діями зі свого боку, тому працювати треба швидко. І не лише заради того, щоб випередити когось на півкроку.
Працювати треба швидко в першу чергу для того, щоб у міжнародній кооперації, що формується, а де-факто вона формується, ми виглядали гідно.
Я не виключаю, що вже у найближчій перспективі може бути ініційовано міжнародну програму з ядерної космічної енергоустановки
на кшталт реалізованої зараз програми з керованого термоядерного синтезу.
Комплімент від Кроулі та НАСА
Член спеціальної комісії НАСА з пілотованих польотів Едвард Кроулі (Edward Crawley, він же президент – засновник Сколківського інституту науки та технологій) вважає, що головним технологічним внеском України в міжнародну експедицію до Марса можуть бути ядерні двигуни, а також методи адаптації та збереження здоров'я космонавтів. На його думку, жодна країна не може сама здійснити пілотований політ до Марса. У цьому проекті, за словами Кроулі, мають поєднатися інтелектуальні, технологічні та фінансові можливості США, України, країн Євросоюзу та, можливо, Китаю. Зокрема, може бути потрібний український досвід у сфері розробки ядернихдвигунів. "У України, - дав зрозуміти Кроулі, - є дуже великий досвід як у розробці ракетних двигунів, так і в ядерних технологіях".
Транспортно-енергетичний модуль на основі ЯЕДУ мегаватного класу може забезпечити збільшений у 30 разів (порівняно з досягнутим) рівень енергозабезпечення космічних апаратів та десятикратну (на одиницю ваги) економію палива маршової рухової установки. А технічні рішення, закладені у концепцію ТЕМ, дозволяють вирішувати весь спектр космічних завдань XXI століття, включаючи: - доставку вантажів на геостаціонарну орбіту; очищення навколоземних орбіт від непрацюючих супутників; захист Землі від астероїдної небезпеки; створення систем енергопостачання Землі із космосу; програми дослідження Місяця; дослідні місії до далеких планет.
– Це ж охрініти виходить! Дві наддержави за півстоліття протистояння не змогли ядро двигло до ракети прикрутити, а тут Роскосмос - хрясь, і за три роки видає на-гора супер-пупер дорогу до зірок. Коротше, бронюю квиток на перший рейс до Альфи Шерідан.
атом на орбіті: до історії питання
Ідея використовувати ядерні двигуни на космічних апаратах у принципі не нова і сягає корінням на початок 1960-х. Вже тоді академіки Мстислав Келдиш, Сергій Корольов та Ігор Курчатов – перші особи радянської космічної програми та радянського Атомного проекту – висували такі завдання. Аналогічні розробки з прицілом створення нових озброєнь велися й у США. Але у космос ракетні ядерні двигуни так і не вийшли. Хоча відомо, що Радянський Союз вивів з 1970 по 1988 рік на різні орбіти 32 космічні апарати з термоелектричною ядерною енергоустановкою (принцип її роботи заснований на перетворенні енергії розпаду атома на електричну енергію). Такі установки мали порівняноневелику потужність та обмежений у часі термін служби, після чого сходили з орбіти, створюючи головний біль, – куди впадуть радіоактивні уламки? – для наземних служб стеження.
Наприкінці 1980-х було укладено домовленість не запускати більше супутників з такими енергоустановками. Але зараз, сподіваються у Роскосмосі та “Росатомі”, у зв'язку з можливою підготовкою міжнародної експедиції до Місяця та Марса, колишні заборони можуть бути переглянуті. Президент РКК “Енергія” Віталій Лопота при цьому зауважує, що експлуатуватися кораблі та транспортні модулі з такими реакторами мають лише на орбітах, “з яких не впадуть”. Він переконаний, що вже найближчим десятиліттям технічно реально створити термоемісійні енергоустановки потужністю від 150 кіловат до мегавата. Цього достатньо для орбітальних супутників. А для міжпланетних місій буде потрібно реакторна енергоустановка потужністю від одного до шести мегават.