Utviklingen av et atomkraftverk i megawattklasse for romteknologi av en ny generasjon har begynt i Russland. Oppgaven er betrodd Keldysh Research Center. Anatoly KOROTEEV, direktør for senteret, president for Tsiolkovsky Russian Academy of Cosmonautics, forteller Interfax-AVN om viktigheten av dette prosjektet for den russiske kosmonautikken og dets betydning, skriver Rewer.net.
- Anatoly Sazonovich, utviklingen av et atomkraftverk har blitt et prioritert mål, for å oppnå betydelige ressurser. Er dette virkelig et prosjekt som astronautikkens fremtid er avhengig av?
- Nøyaktig. La oss se hva astronautikken gjør i dag. Vi vil se områder som satellittkommunikasjon, romnavigasjon med høy presisjon, fjernmåling av jorden - det vil si alt knyttet til informasjonsstøtte. Den andre retningen er løsningen på spørsmål knyttet til utvidelse av vår kunnskap om rom utenfor grensene for nærjordisk rom. Til slutt arbeider kosmonautikken, både i vårt land og i andre land, med å løse en rekke forsvarsoppgaver. Dette er konvensjonelt tre sett med oppgaver i romaktiviteter i dag. Tidstestede, velprøvde transportsystemer brukes til å løse dem.
Hvis vi ser på hva vi forventer av astronautikken i morgen, og sammen med forbedringen av oppgavene som allerede er løst, blir spørsmålene om utvikling av produksjonsteknologi i verdensrommet tatt opp. Vi snakker også om ekspedisjoner til månen og Mars. Og ikke om besøksekspedisjoner, som var den amerikanske ekspedisjonen til månen, men om et langt opphold på andre planeter slik at du kan bruke tilstrekkelig tid til studiet.
I tillegg blir det reist spørsmål om jordens mulige strømforsyning fra verdensrommet, om kampen mot asteroide-kometarfaren. Alle disse oppgavene er av en helt annen rekkefølge enn i dag. Så hvis vi tenker på hvordan dette komplekset av oppgaver tilbys av transport- og energistrukturen, vil vi se at det er et alvorlig behov for å øke romfartøyets energiforsyning og effektiviteten til motorer.
Vi har uøkonomiske biler i dag. Tenk, for hver 100 tonn som flyr av jorden, blir 3% i beste fall en nyttelast. Dette er for alle moderne raketter. Alt annet kastes som brent drivstoff.
Når det gjelder langsiktige oppgaver, er det ekstremt viktig at vi beveger oss i rommet økonomisk nok. Her er det begrepet spesifikk kraft, som kjennetegner motorens effektivitet. Dette er forholdet mellom kraften det skaper og masse drivstofforbruket. Hvis vi tar den første tyske FAU-2-raketten, så var dens spesifikke skyvekraft i de gamle måleenhetene 220 sekunder. I dag gir det beste fremdriftsenergisystemet, som bruker hydrogen med oksygen, et spesifikt trykk på opptil 450 sekunder. Det vil si at 60-70 års arbeid med de beste sinnene i verden har økt den spesifikke kraften til tradisjonelle rakettmotorer med bare to ganger.
Er det mulig å øke denne indikatoren flere ganger eller i størrelsesorden? Det viser seg at det er. For eksempel ved å bruke atommotorer, kan vi øke den spesifikke skyvekraften til omtrent 900 sekunder, det vil si ytterligere to ganger. Og ved å bruke en ionisert arbeidsvæske for akselerasjon, kunne de nå verdier på 9000-10000 sekunder, det vil si at de ville øke den spesifikke kraften 20 ganger. Og dette har allerede blitt delvis oppnådd i dag: på satellitter med lav skyvekraft brukes plasmamotorer, som gir et spesifikt trykk i størrelsesorden 1600 sekunder. Imidlertid trenger slike enheter fortsatt tilstrekkelig elektrisk strøm. Hvis du ikke tar hensyn til en helt unik struktur - den internasjonale romstasjonen, der strømnivået er omtrent 100 kW, så har de kraftigste satellittene i dag et elektrisk forsyningsnivå på bare 20-30 kW. Det er veldig vanskelig å løse en rekke oppgaver hvis vi forblir på dette nivået.
- Det vil si at du trenger et kvalitativt sprang?
- Ja. Astronautikken opplever i dag en tilstand nær den der luftfarten befant seg etter andre verdenskrig, da det ble klart at det ikke lenger var mulig å øke hastigheten med stempelmotorer, var det umulig å øke rekkevidden alvorlig, og generelt å ha økonomisk lønnsom luftfart. Så, som du husker, var det et sprang i luftfarten, og de byttet fra stempelmotorer til jetmotorer. Omtrent den samme situasjonen er nå innen romteknologi. Vi mangler energi for å takle alvorlige utfordringer.
Det ble forresten klart ikke i dag. Allerede på 60- og 70 -tallet, både i vårt land og i USA, begynte arbeidet med bruk av atomkraft i verdensrommet. Opprinnelig ble oppgaven satt til å lage rakettmotorer som, i stedet for den kjemiske energien ved forbrenning av drivstoff og oksydasjonsmiddel, ville bruke oppvarming av hydrogen til en temperatur på omtrent 3000 grader. Men det viste seg at en slik direkte vei fremdeles er ineffektiv. Vi får høy trykkraft i en kort stund, men samtidig kaster vi ut en stråle, som ved unormal drift av reaktoren kan vise seg å være radioaktivt forurenset.
Til tross for den enorme mengden arbeid som ble utført på 60- og 70 -tallet i Sovjetunionen og USA, var verken vi eller amerikanerne i stand til å lage pålitelige arbeidsmotorer på den tiden. De jobbet, men ikke mye, fordi oppvarming av hydrogen opp til 3000 tusen grader i en atomreaktor er en alvorlig oppgave.
Det var også miljøproblemer under bakketester av motorer, siden radioaktive jetfly ble kastet ut i atmosfæren. I Sovjetunionen ble dette arbeidet utført på Semipalatinsk -teststedet spesielt forberedt for atomprøver, som ble igjen i Kasakhstan.
Og likevel, når det gjelder bruk av kjernekraft for strømforsyning av romfartøyer, gjorde Sovjetunionen et veldig alvorlig skritt i disse årene. 32 satellitter ble produsert. Med bruk av kjernekraft på enhetene var det mulig å få elektrisk kraft i en størrelsesorden høyere enn fra solenergi.
Deretter stoppet Sovjetunionen og USA av forskjellige årsaker dette arbeidet en stund. I dag er det klart at de må fornyes. Men det virket for oss urimelig å fortsette på en slik måte for å lage en atommotor, som har de ovennevnte ulempene, og vi foreslo en helt annen tilnærming.
- Og hva er den grunnleggende forskjellen mellom den nye tilnærmingen?
Denne tilnærmingen var annerledes enn den gamle på samme måte som en hybridbil skiller seg fra en vanlig bil. I en konvensjonell bil snur motoren hjulene, mens det i hybridbiler genereres strøm fra motoren, og denne elektrisiteten snur hjulene. Det vil si at det opprettes et slags mellomkraftverk.
På samme måte har vi foreslått et opplegg der en romreaktor ikke varmer strålen som kastes ut av den, men genererer elektrisitet. Den varme gassen fra reaktoren snur turbinen, turbinen snur den elektriske generatoren og kompressoren, som sirkulerer arbeidsvæsken i en lukket sløyfe. Generatoren genererer elektrisitet til en plasmamotor med et bestemt trykk 20 ganger høyere enn for kjemiske motorer.
Hva er de viktigste fordelene med denne tilnærmingen. For det første er det ikke behov for Semipalatinsk -teststedet. Vi kan utføre alle tester på Russlands territorium uten å bli involvert i noen lange vanskelige internasjonale forhandlinger om bruk av atomkraft utenfor staten. For det andre vil ikke strålen som forlater motoren være radioaktiv, siden et helt annet arbeidsvæske passerer gjennom reaktoren, som er i en lukket sløyfe. I tillegg trenger vi ikke varme opp hydrogen i denne ordningen, her sirkulerer et inert arbeidsfluid i reaktoren, som varmer opp til 1500 grader. Vi forenkler oppgaven vår alvorlig. Til slutt, til slutt, vil vi øke den spesifikke skyvekraften ikke to ganger, men 20 ganger sammenlignet med kjemiske motorer.
- Kan du nevne tidspunktet for prosjektet?
- Prosjektet omfatter følgende stadier: i 2010 - begynnelsen av arbeidet; i 2012 - ferdigstillelse av utkast til design og detaljert datamodellering av arbeidsflyten; i 2015 - opprettelsen av et kjernekraftdriftssystem; i 2018 - opprettelsen av en transportmodul som bruker dette fremdriftssystemet for å forberede systemet for flyging samme år.
Forresten, fasen med datamodellering var ikke tidligere typisk for de skapte romteknologiske produktene, men i dag er det helt nødvendig. På eksemplet med de nyeste motorene, som ble utviklet i Russland, Frankrike og USA, ble det klart at den klassiske gamle metoden, da et stort antall prototyper ble laget for testing, er foreldet.
I dag, når kapasiteten til datateknologi er veldig høy, spesielt med bruk av superdatamaskiner, kan vi tilby fysisk og matematisk modellering av prosesser, lage en virtuell motor, spille mulige situasjoner, se hvor fallgruvene er, og først etter det gå til lage en motor, som de sier "i maskinvare".
Her er et godt eksempel. Du har sikkert hørt om RD - 180 -motoren for Atlas -raketten laget for amerikanerne ved Energomash Design Bureau. I stedet for 25-30 eksemplarer, som vanligvis ble brukt på å teste motoren, tok det bare 8, og RD-180 ble umiddelbart levende. Fordi utviklerne tok seg bryet med å "spille" alt dette på datamaskiner.
- Hva er prisen på emisjonen?
- I dag er det erklært 17 milliarder rubler for hele prosjektet til og med 2018. Direkte for 2010 er det bevilget 500 millioner rubler, inkludert 430 millioner rubler - for Rosatom og 70 millioner rubler - for Roskosmos.
Naturligvis vil vi tro at hvis landets ledelse sier at dette er et prioritert område, og pengene er bevilget, vil det bli gitt.
Det oppgitte beløpet er mindre enn vi ønsker, men jeg tror dette er nok for de kommende årene, og et stort utvalg av arbeider kan utføres med disse pengene.
Vårt institutt er utnevnt til leder for atomkraftverket, transportmodulen vil mest sannsynlig bli laget av Energia Rocket and Space Corporation.
Generelt er prosjektet basert på samarbeid, hovedsakelig bestående av Rosatoms virksomheter, som skal lage reaktoren, og Roskosmos, som skal produsere turbokompressorer, generatorer og motorene selv.
Selvfølgelig vil arbeidet bruke det vitenskapelige grunnlaget som ble opprettet tidligere år. For eksempel er utviklingen av en reaktor basert på et stort antall beslutninger som tidligere ble tatt på en atommotor. Samarbeidet er det samme. Dette er Podolsk Scientific Research Technological Institute, Kurchatov Center, Obninsk Institute of Physics and Power Engineering. Keldysh -senteret, Design Bureau for Chemical Engineering og Voronezh Design Bureau for Chemical Automation har gjort mye i en lukket sløyfe. Vi vil dra full nytte av denne opplevelsen når vi lager en turbolader. For generatoren kobler vi Institute of Electromechanics, som har erfaring med å lage flygende generatorer.
Med et ord er det betydelig grunnarbeid, arbeidet starter ikke fra bunnen av.
- Kan Russland komme foran andre land i dette arbeidet?
- Jeg utelukker ikke dette. Jeg hadde et møte med nestleder for NASA, vi diskuterte spørsmål knyttet til tilbakevenden til arbeidet med kjernekraft i verdensrommet, og han sa at amerikanerne viser stor interesse for dette problemet. Etter hans mening kan det ikke utelukkes at det er mulig å få fart på arbeidet i denne retningen i Vesten.
Jeg utelukker ikke at Kina kan svare med aktive handlinger fra sin side, så vi må jobbe raskt. Og ikke bare for å komme foran noen med et halvt skritt. Vi må først og fremst jobbe raskt, slik at vi ser verdige ut i det nye internasjonale samarbeidet, og de facto blir det dannet i dag. Slik at de skulle ta oss dit, og ikke ta på seg rollen som mennesker som skulle lage metallbruk, men for at holdningen til oss skulle være den samme som for eksempel på 90 -tallet. Deretter ble et stort sett med arbeid med atomkilder i verdensrommet avklassifisert. Da disse verkene ble kjent for amerikanerne, ga de dem veldig høye karakterer. Opp til det punktet at det ble utarbeidet felles programmer med oss.
I prinsippet er det mulig at det vil være et internasjonalt program for et atomkraftverk, i likhet med det pågående samarbeidsprogrammet om kontrollert termonukleær fusjon.
- Anatoly Sazonovich, i 2011 vil verden feire jubileet for den første bemannede flyvningen ut i verdensrommet. Dette er en god grunn til å minne om landets prestasjoner i verdensrommet.
- Jeg tror ja. Tross alt var det ikke bare den første bemannede flyvningen ut i verdensrommet. Flyturen ble mulig takket være løsningen på et veldig bredt spekter av vitenskapelige, tekniske og medisinske spørsmål. For første gang fløy en mann ut i verdensrommet og vendte tilbake til jorden, for første gang ble det bevist at det termiske beskyttelsessystemet fungerer normalt. Flyet hadde en enorm internasjonal innvirkning. La oss ikke glemme at det bare har gått 16 år siden slutten på den vanskeligste krigen for landet. Og nå viste det seg at et land som har mistet mer enn 20 millioner mennesker og lidd kolossal ødeleggelse, ikke bare er i stand til å gjøre noe på det høyeste verdensnivået, men til og med overgå hele verden i en viss periode. Det var en ekstremt viktig demonstrasjon som økte landets autoritet og folkets stolthet.
I mitt liv var det to hendelser av lignende betydning. Dette er seiersdagen og møtet til Yuri Gagarin, som jeg så personlig. 9. mai 1945 dro hele Moskva, fra Den røde plass til utkanten, for å feire på gata. Det var virkelig en spontan impuls, og den samme imponerende impulsen var i april 1961 da Gagarin fløy.
Den internasjonale betydningen av halvhundreårsjubileet for den første flyturen må styrkes. Det er nødvendig å understreke og minne samfunnet om landets rolle i romutforskning. Dessverre, de siste 20 årene har vi ikke gjort dette veldig ofte. Hvis du åpner Internett, vil du se en enorm mengde materiale relatert, for eksempel til den amerikanske ekspedisjonen til månen, men det er ikke for mye materiale relatert til Gagarin -flyvningen. Hvis du snakker med nåværende skoleelever, vet jeg ikke hvem de vet bedre, Armstrong eller Gagarin. Derfor anser jeg det som helt riktig å ta beslutningen om å feire 50 -årsjubileet for den første bemannede romfarten på statsnivå og gi den en internasjonal lyd.
Tsiolkovsky Russian Academy of Cosmonautics vil utstede en medalje for denne hendelsen, som vil bli delt ut til personer som var involvert i den første flyvningen eller ga et tilstrekkelig bidrag til utviklingen av astronautikk. I tillegg forbereder vi å holde en stor internasjonal konferanse, der det er planlagt å diskutere med utenlandske og russiske partnere de trekkene ved bemannet romforskning som er karakteristiske for den nåværende fasen. Det er mange vanskelige spørsmål her.
Hvis vi i dag stopper hundre mennesker på gaten og spør hvem av kosmonautene som flyr i verdensrommet nå, forby Gud, hvis tre eller fire mennesker svarer oss, og jeg er ikke overbevist om dette. Og hvis vi stiller spørsmålet, hva gjør astronautene på stasjonen, så enda mindre. Jeg tror at promotering av det virkelige romlivet, bemannede flyreiser er ekstremt viktig, og det blir ikke gjort nok. Det er mange dumme materialer på TV, når noen møtte romvesener, eller hvordan romvesener tok noen bort.
Jeg gjentar at femtiårsdagen for den første bemannede romflukten er en virkelig epokegivende hendelse, den må feires på den mest verdige måte, både i vårt land og på internasjonalt nivå. Og selvfølgelig vil instituttet vårt ta en direkte del i dette, han som var i slekt med denne flyturen og deltok i den. En rekke av våre ansatte i den perioden mottok statlige priser for å løse flyproblemer spesielt. For eksempel mottok visedirektøren for det daværende instituttet, akademikeren Georgy Petrov, tittelen Hero of Socialist Labour for utvikling av metoder for termisk beskyttelse av et skip under nedstigning fra bane. Selvfølgelig vil vi prøve å feire denne hendelsen med verdighet.
