Yksi kunnianhimoisimmista Neuvostoliiton ja Venäjän hankkeista avaruustutkimuksen alalla on lähellä päätöstään ja on tulossa välittömän käytännön toteutuksen vaiheeseen. Puhumme megawattiluokan ydinvoimalan perustamisesta. Tällaisen moottorin luominen ja testaaminen voi merkittävästi muuttaa tilannetta maanläheisessä avaruudessa.
Megawattiluokan ydinvoimalaitos (NPPU) on Roscosmosiin ja Rosatomiin kuuluvien venäläisten yritysten yhteishanke. Hankkeen tavoitteena on kehittää megawattiluokan ydinvoimala. Se on suunniteltu erityisesti varustamaan uusi avaruusalus työnimellä TEM (kuljetus- ja energiamoduuli). Ydinvoimalaitoksen rakentamista koskevan työn pääasiallinen toteuttaja on liittovaltion yksikkö "M. V. Keldyshin nimetty tutkimuskeskus" (Moskova). Kunnianhimoisen hankkeen tavoitteena on saada Venäjä johtavaan asemaan avaruustarkoituksiin tarkoitettujen energiakompleksien luomisessa, jotka ovat erittäin tehokkaita ja kykenevät ratkaisemaan vaikuttavan valikoiman tehtäviä avaruudessa. Esimerkiksi Kuun tutkiminen sekä aurinkokuntamme kaukaiset planeetat, mukaan lukien automaattisten tukikohtien luominen niihin.
Tällä hetkellä avaruuslentoja maanläheisessä avaruudessa suoritetaan raketteilla, jotka käynnistyvät nesteen tai kiinteän rakettipolttoaineen palamisen vuoksi niiden moottoreissa. Nestemäinen rakettipolttoaine on jaettu hapettimeen ja polttoaineeseen. Nämä komponentit ovat raketin eri säiliöissä nestemäisessä tilassa. Komponenttien sekoittaminen tapahtuu jo polttokammiossa, yleensä suuttimien avulla. Paine syntyy syrjäytys- tai turbopumppujärjestelmän työn vuoksi. Lisäksi polttoaineosia käytetään raketin moottorin suuttimen jäähdyttämiseen. Kiinteä rakettipolttoaine on myös jaettu polttoaineeksi ja hapettimeksi, mutta ne ovat kiinteiden aineiden seoksen muodossa.
Viime vuosikymmenten aikana tämäntyyppisten rakettipolttoaineiden käyttötekniikka on kehitetty pienimpiin yksityiskohtiin monissa maissa. Samaan aikaan rakettitieteilijät itse myöntävät, että tällaisten tekniikoiden kehittäminen on ongelmallista. Venäjän liittovaltion avaruusjärjestön entinen johtaja Anatoly Perminov totesi:”Karkeasti ottaen kaikki on puristettu pois olemassa olevista rakettimoottoreista, olivatpa ne sitten nestemäisiä tai kiinteitä. Yritykset lisätä niiden työntövoimaa, erityistä impulssia näyttävät yksinkertaisesti toivottomilta. Tätä taustaa vasten muut tekniset ratkaisut kiinnostavat. Esimerkiksi ydinvoimalaitokset, jotka voivat lisätä työntövoimaa ja erityistä impulssia ajoittain. Anatoly Perminov antoi esimerkin lennosta Marsiin, johon on nyt tarpeen lentää 1, 5-2 vuotta sinne ja takaisin. Ydinvoimajärjestelmää käytettäessä lentoaika voitaisiin lyhentää 2-4 kuukauteen.
Tämä huomioon ottaen Venäjällä on vuodesta 2010 alkaen toteutettu hanke, jonka tarkoituksena on luoda avaruuskuljetus- ja -voimamoduuli, joka perustuu megawattiluokan ydinvoimalaitokseen, jolla ei ole analogia maailmassa. Vastaavan määräyksen allekirjoitti Dmitri Medvedev. Tämän hankkeen toteuttamiseksi vuoteen 2018 asti liittovaltion budjetista, Roscosmos ja Rosatom, oli tarkoitus myöntää 17 miljardia ruplaa, 7,2 miljardia ruplaa tästä summasta osoitettiin valtionyhtiö Rosatomille reaktorilaitoksen luomiseksi (tutkimus ja Design Institute Dollezhal Energy Technicians), 4 miljardia ruplaa - Keldyshin keskukselle ydinvoiman käyttövoimajärjestelmän kehittämiseksi, 5,8 miljardia ruplaa - RSC Energialle, jonka piti luoda kuljetus- ja energiamoduuli. Vuoden 2016-2025 uuden liittovaltion avaruusohjelman mukaisesti hankkeen jatkotyötä varten oli tarkoitus myöntää vielä 22 miljardia 890 miljoonaa ruplaa.
Kaikki nämä työt tehdään Venäjällä tyhjästä. Mahdollisuuksia käyttää ydinenergiaa avaruudessa ovat 1950-luvun puolivälistä lähtien harkineet sellaiset merkittävät venäläiset asiantuntijat kuin Keldysh, Kurchatov ja Korolev. Pelkästään vuodesta 1970 vuoteen 1988 Neuvostoliitto laukaisi avaruuteen yli 30 tiedustelusatelliittia, jotka oli varustettu pienitehoisilla ydinvoimaloilla, kuten Topazilla ja Bukilla. Näitä satelliitteja käytettiin luomaan kaiken sääolosuhteiden valvontajärjestelmä pintakohteille koko Maailman valtameren vesialueella sekä antamaan kohdemäärittely, joka lähetettiin komentoasemille tai aseiden kuljettajille - Legend -meritilantutkimus ja -kohde nimitysjärjestelmä (1978). Lisäksi vuosina 1960–1980 maassamme kehitettiin ja testattiin ydinvoimarakettimoottori Semipalatinskin testipaikalla, raportoi TASS -virasto.
Ydinreaktorimuunnin "Topaz" (alennettu malli)
Asiantuntijat korostavat seuraavia ydinvoimajärjestelmien etuja:
- Mahdollisuus lentää Marsiin 1, 5 kuukauden kuluttua ja palata takaisin, kun taas lento tavanomaisia rakettimoottoreita käyttäen voi kestää jopa 1, 5 vuotta ilman mahdollisuutta palata takaisin.
- Uusia mahdollisuuksia maanläheisen avaruuden tutkimuksessa.
- kyky ohjata ja kiihdyttää, toisin kuin asennukset, jotka voivat vain kiihdyttää ja sitten lentää tiettyä liikerataa pitkin.
- Ylläpitokustannusten vähentäminen, joka saavutetaan korkean resurssin ansiosta, on mahdollista 10 vuotta.
- Kiertoradalle lasketun hyötykuorman huomattava kasvu, koska suuria polttoainesäiliöitä ei ole.
20. heinäkuuta 2014 Venäjän federaatio sai patentin numerolla RU2522971 "Ydinvoiman käyttövoimalaitokselle", jonka kirjoittaja on akateemikko A. Koroteev. Myöhemmin näyttelyssä "State Order - FOR Fair Procurement" 2016 ", Dollezhalin mukaan nimetty JSC" NIKIET "esitteli reaktorimallin megawattiluokan ydinvoimalaitokselle. Tiedetään, että maassamme kehitettävä ydinvoimala koostuu kolmesta pääelementistä: reaktorilaitteesta, jossa on käyttöneste ja apulaitteita, kuten turbiinigeneraattori-kompressori ja lämmönvaihdin-talteenottolaite; sähköinen rakettien käyttövoimajärjestelmä ja jäähdyttimen jääkaappi (järjestelmä lämmön poistamiseksi avaruuteen). Työn edistyminen huomioon ottaen voidaan todeta, että Venäjän federaatiolla on kaikki mahdollisuudet ensimmäisenä laukaista kiertoradalle avaruusalus, joka varustetaan ydinvoimalla.
Suunnitelmissa on, että rautaisen ydinvoimalaitoksen malli testattavaksi luodaan vuoteen 2019 mennessä. Ensimmäiset lennot avaruuteen tällaisella voimalaitoksella tapahtuvat 2020 -luvulla. Reaktorimateriaalien instituutin (IRM, Sverdlovskin alue) johtaja Dmitry Makarov kertoi toimittajille jo huhtikuussa 2016, että ensimmäiset ydinvoima -avustusvoimajärjestelmän lentotestit on suunniteltu 2020 -luvulle. Hän vastasi TASS-toimittajien kysymyksiin ja totesi, että Venäjällä luodaan lähitulevaisuudessa tämän laitteen maanpäällinen prototyyppiteline ja ensimmäiset lentotestit avaruudessa suoritetaan 2020-luvulla. Tällainen megawattiluokan asennus mahdollistaa tehokkaiden sähköisten ydinmoottoreiden muodostamisen, jotka voivat kiihdyttää planeettojen välisiä ajoneuvoja vakaviin nopeuksiin. Osana tätä hanketta Rosatom luo laitoksen ytimen - ydinreaktorin.
Reaktorimalli megawattiluokan ydinvoimalaitokselle
Makarovin mukaan IRM suoritti onnistuneesti lämmönjohtavien elementtien (TVEL) testit tälle laitokselle ja täsmensi, että testattiin täysimittaisia polttoaine-elementtejä, joita on tarkoitus käyttää tällaisissa reaktoreissa. Makarovilla ei ole epäilystäkään siitä, että Roscosmos- ja Rosatom -instituuttien kokemuksen ja osaamisen perusteella on mahdollista luoda ydinvoiman käyttöjärjestelmä, jonka avulla maamme pääsee aurinkokuntamme lähimpien mutta myös kauempien planeettojen luo. Itse asiassa kehitetään foorumi, jonka avulla on mahdollista toteuttaa vakavia tutkimusohjelmia syväavaruuden tutkimiseksi.
Ydinvoimalaitoksen kehittämisellä Venäjällä on seuraavat käytännön hyödyt. Ensinnäkin tämä on Venäjän ja koko ihmiskunnan voimavarojen merkittävä laajentaminen. Ydinvoimalla toimiva avaruusalus tekee ihmisten matkasta Marsiin ja muille planeetoille todellisuutta.
Toiseksi tällaiset alukset tehostavat merkittävästi ihmisen toimintaa maanläheisessä avaruudessa ja antavat todellisen mahdollisuuden aloittaa Kuun asuttaminen (on jo olemassa hankkeita ydinvoimaloiden rakentamiseksi Maan satelliittiin).”Ydinvoimalaitosten käyttöä harkitaan suurissa miehitetyissä avaruusjärjestelmissä, ei pienissä avaruusaluksissa, jotka voivat lentää muuntyyppisissä laitoksissa ionimoottoreilla tai aurinkotuulivoimalla. Ydinvoiman käyttöjärjestelmiä on mahdollista käyttää uudelleenkäytettävissä interorbitaalisissa hinaajissa. Esimerkiksi eri lastien siirtämiseksi matalan ja korkean radan välillä, suorittamaan lentoja asteroideille. On myös mahdollista lähettää retkikunta Marsiin tai luoda uudelleenkäytettävä kuun hinaaja”, sanoo professori Oleg Gorshkov. Tällaiset alukset voivat muuttaa koko avaruustutkimuksen taloutta. Kuten RSC Energia -asiantuntijat huomauttavat, ydinvoimalla toimiva kantoraketti pystyy alentamaan hyötykuorman laukaisemisesta ympäryskuun kiertoradalle yli kaksi kertaa kustannuksia verrattuna nestemäistä polttoainetta käyttävillä rakettimoottoreilla varustettuihin raketteihin.
Kolmanneksi tämä kehitys on uutta teknologiaa ja materiaaleja, jotka tulevat varmasti esiin hankkeen toteuttamisen aikana. Ne voidaan tuoda muille Venäjän teollisuuden aloille - koneenrakennus, metallurgia jne. Tämä on läpimurtohanke, joka onnistuneesti toteutettuna voi antaa uuden sysäyksen Venäjän taloudelle.
