0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Создание космического аппарата с ядерной установкой будет продолжено

Создание космического аппарата с ядерной установкой будет продолжено

Об этом прямо говорится в Федеральной космической программе на 2020-2025 годы, в которой запланированы средства на эти цели. Первый демонстрационный вариант такого аппарата должен быть создан и подготовлен к испытаниям к 2025 году. Специалисты считают, что без подобных установок на борту космических кораблей невозможно отправлять экспедиции в дальний космос.

Во многом они действительно правы: на аппарате, не имеющем на борту надежного и мощного источника энергии, масштабная межпланетная экспедиция попросту невозможна. Для большинства космических зондов и орбитальных аппаратов достаточно иметь обычные солнечные батареи. Межпланетным кораблям, являющимися системами совсем другого порядка, энергии нужно намного больше.

Проект ЯЭДУ чем-то новым не является. О нем говорилось еще в 2010 году, когда комиссия при президенте, занимающаяся модернизацией и технологическим развитием экономики, утвердила проект по созданию транспортно-энергетического модуля, оснащенной ЯЭДУ мегаваттного класса. Тогда под него было выделено из федерального бюджета порядка 17 миллиардов рублей.

Начавшийся с того времени процесс пошел в соответствии с планом. На данный момент у конструкторов есть уверенность, что работы по первому образцу установки будут завершены в запланированные сроки. В рамках проекта уже пройдены два крайне важных этапа.

Во-первых, осуществлено строительство уникальной конструкции тепловыделяющего элемента, который будет сохранять работоспособность в крайне жестких условиях высоких температур и высокодозного облучения.

Во-вторых, успешно проведены технологические испытания корпуса реактора, подобного тому, который будет устанавливаться на будущем космическом энергоблоке.

Во время испытаний корпус реактора подвергали воздействию избыточного давления, во время которого проводили объемные измерения в местах кольцевого сварного шва, конического перехода и основного металла. О проведении таких работ заявили представители руководства проекта.

Для чего нужна ЯЭДУ? Установка предназначается для выработки электроэнергии, которая служит для запуска и питания ЭРД – электрического ракетного двигателя. Помимо этого, выработанная энергия будет обеспечивать питанием ионные двигатели управления полетом и бортовые системы космического аппарата. В состав ЯЭДУ входят три основных устройства: реакторная установка, состоящая из рабочего тела и вспомогательных систем, электроракетная двигательная установка, холодильник-излучатель.

Схожие проекты уже прорабатывались учеными Советского Союза и США. Однако катастрофа на Чернобыльской АЭС поставила крест на дальнейших работах, ведь фактически ЯЭДУ представляет собой компактный газоохлаждаемый реактор, работающий на быстрых нейтронах. Начиная с 1988 года, по совместному требованию советских и американских ученых разработки были приостановлены. Но, по-видимому, достоинства ядерной энергодвигательной установки, а это возможность 10-летней эксплуатации, продолжительное время одноразовой работы и большой межремонтный интервал, превысили отрицательные стороны возможных рисков. Поэтому тема ЯЭДУ вновь оказалась востребованной.

«Революционная разработка»: в чём уникальность российской космической ядерной установки

Российские учёные успешно испытали систему охлаждения ядерной энергодвигательной установки мегаваттного класса. Об этом сообщается в акте приёмки, размещённом на сайте госзакупок. В документе подчёркивается, что «работы выполнены в полном объёме, результаты соответствуют требованиям технического задания».

«Были выявлены закономерности функционирования элементов и узлов перспективных систем отвода тепла ЯЭДУ мегаваттного класса в наземных условиях, максимально приближенных к условиям космического пространства», — говорится в акте.

В документе уточняется, что специалисты изготовили и испытали экспериментальные образцы генератора капель, элементов заборного устройства (гидросборника) и модели капельного холодильника-излучателя (КХИ).

Разработкой КХИ занимаются ФГУП «Исследовательский центр им. Келдыша», Центр космических технологий Московского авиационного института, ОАО «РКК «Энергия» им. Королёва» и Московский энергетический институт.

ЯЭДУ — перспективный двигатель для космических аппаратов, который позволит совершать межпланетные полёты в несколько раз быстрее, чем сейчас. С его помощью Россия получит возможность проводить исследования Луны, Марса, дальних планет Солнечной системы и создавать там автоматические базы.

«Принцип работы ЯЭДУ заключается в том, что компактный ядерный реактор вырабатывает тепловую энергию, которая с помощью турбины преобразуется в электрическую. Она нужна для того, чтобы питать энергией ионные электрореактивные двигатели и оборудование», — пояснил в беседе с RT младший научный сотрудник НИИ ядерной физики им. Скобельцына МГУ Василий Петров.

Не имеет аналогов в мире

На современных двигателях низкопотенциальное (избыточное) тепло, которое может повредить бортовую аппаратуру, выводится в окружающее пространство (космос) через трубы панельных радиаторов, где циркулирует жидкость-теплоноситель. Такая система охлаждения представляет собой громоздкую конструкцию, не защищённую к тому же от попадания метеоритов.

Российские учёные изобрели принципиально новую схему отвода тепла. С помощью генератора холодильник-излучатель формирует капельные струйки горячего теплоносителя, который охлаждается на пути к гидросборнику и, собираясь в нём, направляется снова в рабочий контур. Подобная технология не предусматривает использования труб и таким образом облегчает конструкцию системы охлаждения.

Читать еще:  Американские «валькирии» против с-400: переворот в тактике воздушной войны

«Успешное испытание системы охлаждения означает, что российским учёным удалось решить ключевую проблему на пути создания ЯЭДУ. Дело в том, что у атомной силовой установки один большой недостаток — она очень сильно нагревается. Если на Земле ядерный реактор охлаждается под напором воды, то в космосе такая возможность отсутствует», — сказал Петров.

Инициатором создания ЯЭДУ считается академик отделения физико-технических проблем энергетики РАН, бывший генеральный директор ФГУП «Исследовательский центр им. Келдыша» Анатолий Коротеев. Головной разработчик атомной энергодвигательной установки — Научно-исследовательский и конструкторский институт энерготехники им. Н.А. Доллежаля (НИКИЭТ).

Создание ЯЭДУ ведётся в рамках запущенного в 2010 году проекта транспортно-энергетического модуля (ТЭМ), над которым работают предприятия «Росатома» и «Роскосмоса». Согласно графику комиссии по модернизации при президенте РФ, опытный образец ядерного реактора мегаваттного класса должен появиться до конца 2018 года. В материалах «Росатома» подчёркивается, что данный проект не имеет аналогов в мире.

«Реализация этого проекта позволит на базе уже имеющегося задела поднять отечественную технику на принципиально новый уровень, во многом опережающий зарубежные разработки», — заявил в октябре 2009 года на заседании комиссии по модернизации глава «Роскосмоса» (в 2004—2011 годах) Анатолий Перминов.

Как сообщил ранее генеральный конструктор НИКИЭТ доктор технических наук Юрий Драгунов, в основу ЯЭДУ лёг накопленный с 1960-х годов опыт создания ядерных ракетных двигателей, термоэлектрических энергоустановок и эксплуатации всевозможной космической техники. Мощность первого образца ядерной энергодвигательной установки он оценил в 1 МВт.

Однако, как заявил Драгунов, в недалёком будущем Россия сможет производить 10-мегаваттные установки, «что подразумевает практически неограниченные возможности энергетики для космоса». По его словам, ЯЭДУ будет обладать более высоким коэффициентом полезного действия, так как тепловая энергия реактора не будет направляться на разогрев газовой смеси.

В процессе работы над космической атомной установкой специалисты ФГУП «НИИ НПО «Луч» (Подольск) впервые в мире разработали промышленную технологию создания монокристаллических длинномерных трубок из тугоплавких металлов (молибден, вольфрам, тантал, ниобий) и сплавов. Данное изобретение позволяет изготавливать агрегаты двигателей, способных работать при температуре 1500 °C.

«Очень востребованные разработки»

Василий Петров рассказал, что достижения при разработке ЯЭДУ и ТЭМ позволят создать управляемый с Земли необитаемый космический аппарат, который сможет быстрее и эффективнее транспортировать различные грузы на другие планеты и выполнять функции межорбитального буксира. Сегодня для аналогичных целей используется разгонный блок «Фрегат».

«Надо понимать, что «Фрегат» — это одноразовый аппарат, расходующий гигантское количество топлива. После выполнения своей задачи он сгорает. Конечно, это недешёвое удовольствие. Гораздо экономичнее иметь в космосе многоразовое транспортное средство, которое человек будет использовать по необходимости, причём на протяжении десятков лет. Это будет по-настоящему революционная разработка», — пояснил Петров.

Как полагает эксперт, ядерная энергодвигательная установка не несёт опасности для окружающей среды. Отработавший свой ресурс реактор может быть отправлен на «орбиту захоронения», куда уводятся аппараты после выхода из строя. Также Петров не исключает, что через десятки лет человечество изобретёт технологию утилизации ЯЭДУ.

«Создание компактных мощных ядерных реакторов и прогресс в системах охлаждения наверняка окажут серьёзный положительный эффект на развитие промышленности и экономики России. Это очень востребованные разработки в сфере энергетики, которые должны найти применение в самых разных сферах», — отметил Петров.

В беседе с RT военный эксперт Юрий Кнутов предположил, что ЯЭДУ и научно-технический прогресс, связанный с его изобретением, могут заинтересовать Минобороны РФ. По его мнению, технологический рывок, который совершили российские учёные, применим для совершенствования электромагнитного оружия, а также источников энергии для нужд ВКС и ВМФ.

«Ядерная энергия вполне может использоваться при разработке оружия с электромагнитным импульсом и как источник питания для различных средств разведки. Также эти наработки пригодятся для создания более эффективных и простых в эксплуатации морских силовых установок. Речь идёт о «вечном» ядерном реакторе с ресурсом на весь жизненный цикл атомной подлодки», — заявил Кнутов.

Эксперт также отметил, что в ближайшее время не стоит ожидать создания межпланетного корабля из-за невозможности на данный момент обеспечить 100%-ную защиту человека от солнечной радиации на расстоянии свыше 500 км от Земли. Кроме того, вспышки на Солнце будут пагубно влиять не только на экипаж, но и на электронику.

«Пока говорить о возможности создания корабля с ЯЭДУ преждевременно. Чтобы защитить экипаж, ему потребуется свинцовый корпус толщиной несколько метров. В итоге корабль будет громоздким и чрезвычайно дорогим. Конечно, никто в это вкладывать деньги не будет. Но прогресс не стоит на месте. С изобретением лёгкого прочного средства защиты перед Россией и человечеством откроются действительно невероятные перспективы», — резюмировал Кнутов.

В России показан будущий ядерный звездолет

«Роскосмос» показал, как будет выглядеть настоящий звездолет, оснащенный компактной ядерной силовой установкой — рендер с концепцией «российского ядерного планетолета» опубликован на официальной странице.

Напомним, что начиная с 2010 в России создается транспортно-энергетический модуль на основе «ядерной энергодвигательной установки мегаваттного класса». В частности, над самим ядерным двигателем корпит Центр им. Келдыша и предприятия корпорации «Росатом». Само же применение ЯРД в космосе прорабатывает КБ «Арсенал».

Читать еще:  Стратегический бомбардировщик northrop b-2 spirit. история, описание и характеристики.

«Сегодня Центр имени Келдыша работает над развитием космических аппаратов с более мощными двигателями — ядерными установками нового класса, для работы которых не нужен солнечный свет и солнечные батареи», — сообщают представители «Роскосмоса».

Ранее космическая корпорация заявила, что к 2018 году будет изготовлен и опытный (реальный) образец такой установки, которое будет предназначаться для межпланетных и дальних (межзвездных) перелетов.

Как отмечают СМИ, ядерная энергетика в космосе Россией и СССР используется не впервые — например, с 1970-го по 1988 год были запущены 32 космических аппарата с термоэлектрической ядерной установкой. Также с 1960-х по 1980-е годы на Семипалатинском полигоне был испытан настоящий, работающий ядерный ракетный двигатель.

Добавим, что не так давно российские учёные успешно испытали и систему охлаждения этой установки — отчет об этом был официально размещен на сайте госзакупок.

«Принцип работы ЯЭДУ заключается в том, что компактный ядерный реактор вырабатывает тепловую энергию, которая с помощью турбины преобразуется в электрическую. Она нужна для того, чтобы питать энергией ионные электрореактивные двигатели и оборудование@?- рассказал СМИ сотрудник НИИ ядерной физики им. Скобельцына.

Как полагает эксперт, ядерная энерго-двигательная установка не несёт опасности для окружающей среды. Отработавший свой ресурс реактор может быть отправлен на «орбиту захоронения», куда уводятся аппараты после выхода из строя. Также Петров не исключает, что через десятки лет человечество изобретёт технологию утилизации ЯЭДУ.

«Создание компактных мощных ядерных реакторов и прогресс в системах охлаждения наверняка окажут серьёзный положительный эффект на развитие промышленности и экономики России. Это очень востребованные разработки в сфере энергетики, которые должны найти применение в самых разных сферах», — отметил Петров.

Впрочем, пока что ядерный звездолет для пилотируемого покорения дальнего космоса — дело будущего. Несмотря на то, что и реактор, и двигатель, и система охлаждения готовы- для выживания экипажа его надо защитить свинцовым корпусом толщиной в несколько метров.

В итоге корабль, даже если его собирать в космосе и там же стартовать на ядерной тяге, будет очень громоздким и неоправданно дорогим. Однако, как только в России или вообще не Земле будет изобретено лёгкое и прочное средство защиты от радиации, можно сразу будет создавать пилотируемый ядерный космический корабль. Пока же речь может идти только о космическом корабле с ЯРД, перевозящем грузы и управляемом удаленно.

Напоследок отметим, что после презентации президентом России крылатых ракет с ЯРД, многие эксперты усомнились, что Россия обладает столь передовой технологией. Вот только их скепсис остудили представители Пентагона и ЦРУ, заявившие — у России действительно есть такая технология и такое оружие.

Встройте «Правду.Ру» в свой информационный поток, если хотите получать оперативные комментарии и новости:

Добавьте «Правду.Ру» в свои источники в Яндекс.Новости или News.Google

Также будем рады вам в наших сообществах во ВКонтакте, Фейсбуке, Твиттере, Одноклассниках.

О судьбе идеи ядерного ракетного двигателя для полётов в глубокий космос

США намерены превратить Луну и лунную орбиту в сферу своих военных интересов

Американское агентство оборонных исследований DARPA выделило в своём бюджете на 2021 год $158 млн. на космические программы и технологии, связанные с лунной программой, в том числе с созданием ракеты с ядерным двигателем для операций в глубоком космосе, а также между Землёй и Луной.

Заказчиком для создания ракеты с ядерным двигателем являются ВВС США. Это означает, что США собираются превратить Луну и лунную орбиту в сферу своих военных интересов. Американский военный портал Breaking Defense пишет о том, что эта программа является прикрытием военных амбиций Пентагона. Основой для работы двигателя DRACO-21 должен стать низкообогащённый уран-235 (от 5 до 20 процентов).

Разработки космической ракеты на ядерном двигателе США велись ещё в 1960-х годах в так называемой Зоне 25 (рядом со знаменитой Зоной 51) на полигоне в пустыне Невада. В 1961 году NASA совместно с Комиссией по атомной энергии разработало идею применения ядерных ракетных двигателей (ЯРД) для полётов в космос. Бывший конструктор гитлеровских ракет ФАУ Вернер фон Браун, ставший отцом американской космонавтики, рассчитывал, что благодаря ядерным двигателям первые пилотируемые миссии на Марс состоятся уже в 1980-х годах. Проект создания ЯРД для космических аппаратов был назван NERVA (Nuclear Engine for Rocket Vehicle Application).

Советский и американский ЯРД

Почти все исследования по проекту NERVA проводились в Лос-Аламосской лаборатории. NASA планировало использовать ракету с ядерным двигателем для полёта к Марсу в 1978 году и к постоянной лунной базе в 1981 году. Ракеты с NERVA также предполагалось использовать как «буксиры» для снабжения нескольких космических станций на орбитах вокруг Земли и Луны. Эта ракета стала бы также атомной верхней ступенью ракеты «Сатурн», что позволило бы выводить на низкую околоземную орбиту до 154 тонн полезной нагрузки.

В ходе испытаний общее время работы ядерного двигателя составило 115 минут, было проведено 28 пусков. NASA заявило, что «ядерный двигатель подходит для применения космической техники и в состоянии работать с удельным импульсом в два раза большим, чем химическая система». Двигатель считался пригодным для полёта на Луну и на Марс.

Читать еще:  Гладкоствольное оружие: главные особенности

Однако в конце 1960-х Америка погрузилась в глубокий политический кризис, и исследования глубокого космоса были отложены в долгий ящик. Администрация Ричарда Никсона сначала сократила, а затем прекратила финансирование работ по космической ракете с ядерным двигателем. Вместо ракет с ЯРД в США начали программу создания космических челноков.

Ограниченные возможности ракетных двигателей на химическом топливе стали ясны ещё в 1950-х годов, до начала первых космических полётов. Для дальнего космоса эти двигатели были малопригодны. Уже тогда были проведены исследования, которые показали, что космический аппарат с ядерным двигателем может добраться до Марса чуть более чем за месяц, до далекого Плутона всего за два месяца, до звезды Альфа Центавра за 12 лет, а до Эпсилона Эридана за 24,8 года. То есть ЯРД сделал бы возможным пилотируемые полёты к звездам, а полёты к планетам Солнечной системы стали бы обыденными.

Впервые идея использования ракет с ядерными двигателями была выдвинута в Советском Союзе. В 1955 году академик Мстислав Келдыш выступил с инициативой создания ракетного двигателя особой конструкции, в которой источником энергии выступал бы ядерный реактор. Проработку идеи поручили НИИ-1 Минавиапрома, а руководителем работ стал талантливый конструктор Виталий Иевлев. В кратчайшие сроки советские учёные предложили несколько вариантов перспективного ЯРД. В 1958 году постановлением Совмина СССР ответственными за разработку ЯРД были назначены М.В. Келдыш, И.В. Курчатов и С.П. Королёв. К работам были привлечены несколько десятков научных и проектных организаций. Планировалось участие и министерства обороны.

М. Келдыш, В. Иевлев, А. Александров, И. Курчатов

В августе 1978 года на Семипалатинском полигоне были проведены успешные испытания ЯРД. В их ходе реактор постепенно выводился на мощность 24, 33 и 42 МВт. В начале восьмидесятых годов состоялись испытания двух более мощных ЯРД. Они показывали мощность до 62-63 МВт.

Однако в середине 1980-х годов основные работы по тематике советского ЯРД были прекращены. Промышленность уже тогда могла начать разработку разгонного блока или иной ракетно-космической техники под ЯРД, получивший название РД0410, но началась горбачёвская «перестройка», поставившая крест на советской программе освоения дальнего космоса. К 1988 году все работы по теме космических ЯРД были свёрнуты.

К тому времени Конструкторское бюро химавтоматики в Воронеже уже успело изготовить полноценный двигатель РД0410, пригодный для установки на будущий разгонный блок космической ракеты-носителя. Однако этот перспективный ядерный двигатель остался невостребованным.

Современные технологические достижения дают возможность использовать обедненный уран, что гораздо безопасней.

С 2010 года в России начались работы над проектом «ядерной электродвигательной установки» (ЯЭДУ) мегаваттного класса для космических транспортных систем. Разработку вел московский Научно-исследовательский и конструкторский институт энерготехники имени Н.А. Доллежаля (НИКИЭТ). На начало 2016 года было завершено эскизное проектирование, создана проектная документация, завершены испытания системы управления реактором, проведены испытания ТВЭЛ, корпуса реактора, полномасштабных макетов радиационной защиты реакторной установки, но эти достижения оказались напрасными. В сентябре 2015 года Роскосмос решил не тратиться на создание космических аппаратов с ядерной электродвигательной установкой. Запланированная опытно-конструкторская работа «Разработка и наземные испытания ключевых элементов и технологий ядерных энергодвигательных установок для межорбитального буксира и межпланетных космических аппаратов» (ОКР «ЯЭДУ») была вычеркнута из проекта Федеральной космической программы на 2016–2025 годы (ФКП-2025).

А ведь уже к 2017 году НИКИЭТ планировал построить реактор для будущего ядерного двигателя. Головной организацией по созданию самой энергодвигательной установки был ФГУП «Центр Келдыша». А транспортный модуль должна была строить РКК «Энергия».

Причина свёртывания программ исследования дальнего космоса, невозможных без создания ракет на ЯРД, известна. В 2015 году во главе Роскосмоса был поставлен «эффективный менеджер» Игорь Комаров, не имевший профильного образования. Через четыре года его сменил журналист Дмитрий Рогозин… Время было потеряно, и уже вскоре компания «рекламщика и пускателя пыли в глаза» Илона Маска добилась более дешёвой (в сравнении с российскими ракетами) цены вывода на орбиту полезного груза, а SpaceX сделала больше гражданских пусков, чем Роскосмос.

Работы по созданию ЯРД всё же возобновлены, однако отставание от американцев не сократилось. В 2020 году Роскосмос планирует испытать лишь макет космического ядерного двигателя. Буксуют программы создания новых ракет-носителей, которые должны быть первыми ступенями космических кораблей, отправляющихся в глубокий космос.

Сейчас к разработке ядерных двигателей для космических полётов приступил Китай. В ноябре 2017 года Китайская корпорация аэрокосмической науки и техники (China Aerospace Science and Technology Corporation) опубликовала программу развития космической программы КНР на 2017-2045 годы, предусматривающую создание многоразового корабля, работающего на ядерном ракетном двигателе.

Так что с «эффективными менеджерами» Россия может отстать в стратегических программах военного космоса не только от Америки, но и от Китая.

Ссылка на основную публикацию
Статьи c упоминанием слов:
Adblock
detector