Venäjällä on aloitettu megawattiluokan ydinvoimalaitoksen kehittäminen uuden sukupolven avaruusteknologiaa varten. Tehtävä on annettu Keldyshin tutkimuskeskuksen tehtäväksi. Anatoli KOROTEV, keskuksen johtaja, Venäjän Tsiolkovskin kosmonautiaakatemian presidentti, kertoo Interfax-AVN: lle tämän hankkeen merkityksestä Venäjän kosmonautikalle ja sen merkityksestä, Rewer.net kirjoittaa.
- Anatoly Sazonovich, ydinvoimalaitoksen kehittämisestä on tullut ensisijainen tavoite, jonka saavuttamiseksi keskitetään huomattavia resursseja. Onko tämä todella projekti, josta astronautian tulevaisuus riippuu?
- Tarkalleen. Katsotaan mitä astronautti tekee tänään. Näemme sellaisia alueita kuin satelliittiviestintä, korkean tarkkuuden avaruusnavigointi, maapallon kaukokartoitus - eli kaikki tietotukeen liittyvä. Toinen suunta on ratkaista kysymyksiä, jotka liittyvät avaruustietämyksemme laajentamiseen maanläheisen avaruuden rajojen ulkopuolelle. Lopuksi, kosmonautia sekä maassamme että muissa maissa pyrkii ratkaisemaan tietynlaisia puolustustehtäviä. Nämä ovat perinteisesti kolme tehtäväryhmää nykyään avaruusaktiviteeteissa. Niiden ratkaisemiseksi käytetään aikatestattuja, todistettuja kuljetusjärjestelmiä.
Jos katsomme, mitä odotamme astronautilta huomenna, niin jo ratkaistavien tehtävien parantamisen ohella esiin nousevat myös avaruuden tuotantoteknologioiden kehittämiseen liittyvät kysymykset. Puhumme myös retkistä Kuuhun ja Marsiin. Eikä kyse retkikuntien vierailusta, joka oli amerikkalainen tutkimusmatka kuuhun, vaan pitkästä oleskelusta muilla planeetoilla, jotta voit käyttää riittävästi aikaa heidän tutkimukseensa.
Lisäksi herää kysymyksiä maapallon mahdollisesta virtalähteestä avaruudesta, taistelusta asteroidi-komeetan vaaraa vastaan. Kaikki nämä tehtävät ovat täysin erilaisessa järjestyksessä kuin nykyään. Joten jos ajattelemme, miten tämä tehtäväkompleksi saadaan liikenne- ja energiarakenteesta, näemme, että on vakava tarve lisätä avaruusaluksemme energiansaantia ja moottoreiden tehokkuutta.
Meillä on tänään epätaloudellisia ajoneuvoja. Kuvittele, että jokaisesta sadasta tonnista, jotka lentävät maapallolta, 3% muuttuu parhaimmillaan hyötykuormaksi. Tämä koskee kaikkia moderneja raketteja. Kaikki muu heitetään pois poltettuna polttoaineena.
Pitkäaikaisten tehtävien osalta on erittäin tärkeää, että liikumme avaruudessa riittävän taloudellisesti. Tässä on käsite erityisestä työntövoimasta, joka kuvaa moottorin tehokkuutta. Tämä on sen luoman työntövoiman suhde polttoaineen massakulutukseen. Jos otamme ensimmäisen saksalaisen FAU-2-raketin, sen ominaisvoima vanhoissa mittayksiköissä oli 220 sekuntia. Nykyään paras käyttövoimajärjestelmä, joka käyttää vetyä hapen kanssa, antaa jopa 450 sekunnin ominaisvoiman. Toisin sanoen 60–70 vuoden työ maailman parhaiden mielien kanssa on nostanut perinteisten rakettimoottoreiden erityisvoimaa vain kaksi kertaa.
Onko mahdollista lisätä tätä indikaattoria useita kertoja tai suuruusluokkia? On käynyt ilmi, että on. Esimerkiksi ydinvoimaloilla voisimme nostaa ominaisvoimaa noin 900 sekuntiin, toisin sanoen vielä kaksi kertaa. Ja käyttämällä ionisoitua työnestettä kiihdytykseen, ne voisivat saavuttaa arvot 9000-10000 sekuntia, eli ne nostaisivat ominaisvoimaa 20 kertaa. Ja tämä on jo osittain saavutettu tänään: satelliiteilla, joilla on alhainen työntövoima, käytetään plasmoottoreita, joiden erityinen työntövoima on luokkaa 1600 sekuntia. Tällaiset laitteet tarvitsevat kuitenkin edelleen riittävästi sähköä. Jos et ota huomioon täysin ainutlaatuista rakennetta - kansainvälistä avaruusasemaa, jossa sähkön taso on noin 100 kW, niin nykyään tehokkaimpien satelliittien sähkönsyöttö on vain 20-30 kW. On erittäin vaikeaa ratkaista useita tehtäviä, jos pysymme tällä tasolla.
- Eli tarvitset laadullisen harppauksen?
- Joo. Astronautiikka kokee nykyään tilan, joka on lähellä tilannetta, jossa ilmailu joutui toisen maailmansodan jälkeen, kun kävi selväksi, että nopeutta ei enää ollut mahdollista lisätä mäntämoottoreilla, ja kantamaa ei voitu vakavasti lisätä. saada taloudellisesti kannattavaa ilmailua. Sitten, kuten muistat, ilmailussa tapahtui harppaus, ja he siirtyivät mäntämoottoreista suihkumoottoreihin. Suunnilleen sama tilanne on nyt avaruusteknologiassa. Meiltä puuttuu huippuosaamista, jotta voimme vastata vakaviin haasteisiin.
Muuten, se tuli selväksi ei tänään. Jo 60- ja 70 -luvuilla sekä maassamme että Yhdysvalloissa aloitettiin ydinenergian käyttö avaruudessa. Aluksi tehtävänä oli luoda rakettimoottoreita, jotka polttoaineen ja hapettimen palamisen kemiallisen energian sijasta käyttäisivät vedyn lämmittämistä noin 3000 asteen lämpötilaan. Mutta kävi ilmi, että tällainen suora polku on edelleen tehoton. Saamme korkean työntövoiman lyhyeksi ajaksi, mutta samalla heitämme ulos suihkun, joka reaktorin epänormaalin toiminnan sattuessa voi osoittautua radioaktiivisesti saastuneeksi.
Huolimatta valtavasta työstä, jota tehtiin 60- ja 70 -luvuilla Neuvostoliitossa ja Yhdysvalloissa, emme me tai amerikkalaiset pystyneet tuolloin luomaan luotettavia toimivia moottoreita. Ne toimivat, mutta eivät paljon, koska vedyn lämmittäminen jopa 3000 tuhanteen asteeseen ydinreaktorissa on vakava tehtävä.
Myös moottorien maanpäällisissä testeissä oli ympäristöongelmia, koska radioaktiivisia suihkuja heitettiin ilmakehään. Neuvostoliitossa tämä työ tehtiin Kazakstaniin jääneelle Semipalatinskin testipaikalle, joka oli erityisesti valmistettu ydinkokeita varten.
Ja kuitenkin, mitä tulee ydinenergian käyttöön avaruusalusten virtalähteenä, Neuvostoliitto teki näinä vuosina erittäin vakavan askeleen. 32 satelliittia valmistettiin. Käyttämällä ydinvoimaa laitteissa oli mahdollista saada sähköä suuruusluokkaa enemmän kuin aurinkoenergiasta.
Myöhemmin Neuvostoliitto ja Yhdysvallat lopettivat tämän työn eri syistä joksikin aikaa. Nykyään on selvää, että ne on uusittava. Mutta meistä tuntui kohtuuttomalta jatkaa tällaista päätä ydinmoottorin valmistamiseksi, jolla on edellä mainitut haitat, ja ehdotimme täysin erilaista lähestymistapaa.
- Ja mikä on perustavanlaatuinen ero uuden lähestymistavan välillä?
”Tämä lähestymistapa oli erilainen kuin vanha samalla tavalla kuin hybridiauto eroaa tavanomaisesta autosta. Perinteisessä autossa moottori kääntää pyöriä, kun taas hybridiautoissa sähköä tuotetaan moottorista, ja tämä sähkö kääntää pyöriä. Toisin sanoen luodaan eräänlainen välivoimala.
Samalla tavalla olemme ehdottaneet järjestelmää, jossa avaruusreaktori ei lämmitä siitä poistuvaa suihkua, vaan tuottaa sähköä. Reaktorista tuleva kuuma kaasu kääntää turbiinin, turbiini kääntää sähkögeneraattorin ja kompressorin, joka kierrättää työnestettä suljetussa piirissä. Generaattori tuottaa sähköä plasmoottorille, jonka erityinen työntövoima on 20 kertaa suurempi kuin kemiallisten moottoreiden.
Mitkä ovat tämän lähestymistavan tärkeimmät edut. Ensinnäkin Semipalatinskin testipaikkaa ei tarvita. Voimme suorittaa kaikki testit Venäjän alueella osallistumatta pitkiin vaikeisiin kansainvälisiin neuvotteluihin ydinenergian käytöstä valtion ulkopuolella. Toiseksi moottorista poistuva suihku ei ole radioaktiivinen, koska täysin erilainen työneste kulkee suljetun silmukan reaktorin läpi. Lisäksi meidän ei tarvitse lämmittää vetyä tässä järjestelmässä, tässä reaktorissa kiertää inertti työneste, joka kuumenee jopa 1500 asteeseen. Yksinkertaistamme tehtävämme vakavasti. Lopuksi lopuksi nostamme ominaisvoimaa ei kahdesti, vaan 20 kertaa verrattuna kemiallisiin moottoreihin.
- Voitko nimetä projektin ajoituksen?
- Hanke käsittää seuraavat vaiheet: vuonna 2010 - työn alku; vuonna 2012 - luonnoksen valmistelu ja työnkulun yksityiskohtainen tietokonemallinnus; vuonna 2015 - ydinvoiman käyttöjärjestelmän luominen; vuonna 2018 - tätä käyttövoimajärjestelmää käyttävän kuljetusmoduulin luominen järjestelmän valmistelemiseksi lentoon samana vuonna.
Muuten, tietokonemallinnusvaihe ei aiemmin ollut tyypillinen luoduille avaruusteknologian tuotteille, mutta nykyään se on ehdottoman välttämätöntä. Venäjällä, Ranskassa ja Yhdysvalloissa kehitettyjen uusimpien moottoreiden esimerkistä kävi selväksi, että vanha klassinen menetelmä, kun testattavaksi tehtiin suuri määrä prototyyppejä, on vanhentunut.
Nykyään, kun tietotekniikan kyvyt ovat erittäin korkeat, etenkin supertietokoneiden myötä, voimme tarjota prosessien fyysistä ja matemaattista mallintamista, luoda virtuaalimoottorin, pelata mahdollisia tilanteita, nähdä missä on sudenkuopat ja vasta sen jälkeen luoda moottori, kuten sanotaan "laitteistossa".
Tässä hyvä esimerkki. Olet luultavasti kuullut Amerikkalaisille luotusta Atlas -rakettien RD -180 -moottorista Energomash Design Bureauissa. 25-30 kappaleen sijasta, jotka yleensä käytettiin moottorin testaamiseen, se kesti vain 8, ja RD-180 alkoi heti elää. Koska kehittäjät ottivat vaivan "pelata" kaiken tämän tietokoneilla.
- Mikä on liikkeeseenlaskun hinta?
- Nykyään koko projektille on ilmoitettu 17 miljardia ruplaa vuoden 2018 loppuun asti. Suoraan vuodeksi 2010 on myönnetty 500 miljoonaa ruplaa, joista 430 miljoonaa ruplaa - Rosatomille ja 70 miljoonaa ruplaa - Roskosmosille.
Luonnollisesti haluaisimme uskoa, että jos maan johto sanoo, että tämä on ensisijainen alue ja rahat on jaettu, ne annetaan.
Ilmoitettu määrä on pienempi kuin haluaisimme, mutta mielestäni tämä riittää tuleville vuosille ja tällä rahalla voidaan tehdä suuri joukko töitä.
Instituutti on nimitetty ydinvoimalaitoksen johtajaksi, kuljetusmoduulin tekee todennäköisesti Energia Rocket and Space Corporation.
Yleensä hanke perustuu yhteistyöhön, joka koostuu pääasiassa Rosatomin yrityksistä, joiden pitäisi valmistaa reaktori, ja Roskosmosista, joka valmistaa turbokompressoreita, generaattoreita ja moottoreita itse.
Työssä käytetään tietysti aiempina vuosina luotua tieteellistä pohjaa. Esimerkiksi reaktorin kehittäminen perustuu suureen määrään päätöksiä, jotka tehtiin aiemmin ydinmoottorista. Yhteistyö on sama. Tämä on Podolskin tieteellinen tutkimusteknologian instituutti, Kurchatov -keskus, Obninskin fysiikan ja voimatekniikan instituutti. Keldysh -keskus, kemiantekniikan suunnittelutoimisto ja kemiallisen automaation Voronežin suunnittelutoimisto ovat tehneet paljon suljetussa kierroksessa. Hyödynnämme tätä kokemusta täysimääräisesti turboahtimen luomisessa. Generaattoria varten yhdistämme sähkömekaanisen instituutin, jolla on kokemusta lentävien generaattoreiden luomisesta.
Sanalla sanoen, on olemassa huomattava perusta, työ ei ala tyhjästä.
- Voiko Venäjä olla tässä työssä muiden maiden edellä?
- En sulje tätä pois. Minulla oli tapaaminen NASAn apulaispäällikön kanssa, keskustelimme ydinenergian pariin palaamisesta avaruudessa liittyvistä asioista, ja hän sanoi, että amerikkalaiset osoittavat suurta kiinnostusta tähän asiaan. Hänen mielestään ei voida sulkea pois mahdollisuutta nopeuttaa työtä tähän suuntaan lännessä.
En sulje pois sitä mahdollisuutta, että Kiina voi vastata aktiivisilla toimillaan, joten meidän on toimittava nopeasti. Eikä vain siksi, että pääsemme jonkun eteen puoli askelta. Meidän on työskenneltävä ensinnäkin nopeasti, jotta kehittyvässä kansainvälisessä yhteistyössä, joka tosiasiallisesti muodostuu tänään, näytämme kelvollisilta. Jotta he veisivät meidät sinne eivätkä ottaisi metallitiloja tekevien ihmisten roolia, vaan jotta asenne meitä kohtaan olisi sama kuin esimerkiksi 90 -luvulla. Sitten suuri joukko ydinvoimalähteitä avaruudessa poistettiin. Kun nämä teokset tulivat amerikkalaisten tietoon, he antoivat heille erittäin korkeat arvosanat. Siihen asti, että kanssamme laadittiin yhteisiä ohjelmia.
Periaatteessa on mahdollista, että ydinvoimalaitokselle on olemassa kansainvälinen ohjelma, joka on samanlainen kuin meneillään oleva yhteistyöohjelma hallitun lämpöydinfuusion alalla.
- Anatoly Sazonovich, vuonna 2011 maailma juhlii ensimmäisen miehitetyn avaruuteen lentämisen vuosipäivää. Tämä on hyvä syy muistuttaa maamme saavutuksista avaruudessa.
- Mielestäni kyllä. Loppujen lopuksi se ei ollut vain ensimmäinen miehitetty lento avaruuteen. Lento tuli mahdolliseksi monenlaisten tieteellisten, teknisten ja lääketieteellisten kysymysten ratkaisun ansiosta. Ensimmäistä kertaa mies lensi avaruuteen ja palasi Maahan, ja ensimmäistä kertaa todistettiin, että lämpösuojajärjestelmä toimii normaalisti. Lennolla oli valtava kansainvälinen vaikutus. Älkäämme unohtako, että vain 16 vuotta on kulunut maan vaikeimman sodan päättymisestä. Ja nyt kävi ilmi, että maa, joka on menettänyt yli 20 miljoonaa ihmistä ja kärsinyt valtavaa tuhoa, kykenee paitsi tekemään jotain korkeimmalla maailman tasolla, myös jopa ohittamaan koko maailman tietyn ajan. Se oli erittäin tärkeä mielenosoitus, joka nosti maan auktoriteettia ja ihmisten ylpeyttä.
Elämässäni oli kaksi samanarvoista tapahtumaa. Tämä on voitonpäivä ja Yuri Gagarinin kokous, jonka näin henkilökohtaisesti. 9. toukokuuta 1945 koko Moskova Punaiselta aukiolta laitamille lähti juhlimaan kaduille. Se oli todella spontaani impulssi, ja sama vaikuttava impulssi oli huhtikuussa 1961, kun Gagarin lensi.
Ensimmäisen lennon puolen vuosisadan vuosipäivän kansainvälistä merkitystä on vahvistettava. On tarpeen korostaa ja muistuttaa yhteiskuntaa maamme roolista avaruustutkimuksessa. Valitettavasti viimeisen 20 vuoden aikana emme ole tehneet tätä kovin usein. Jos avaat Internetin, näet valtavan määrän materiaalia, joka liittyy esimerkiksi amerikkalaiseen retkikuntaan kuuhun, mutta Gagarinin lennolle ei ole liikaa materiaalia. Jos puhut nykyisille koululaisille, en tiedä kenen nimeä he tietävät paremmin, Armstrong tai Gagarin. Siksi pidän täysin oikeana tehdä päätös juhlia ensimmäisen miehitetyn avaruuslennon 50 -vuotisjuhlaa osavaltion tasolla ja antaa sille kansainvälinen ääni.
Tsiolkovsky Russian Cosmonautics Academy myöntää tästä tapahtumasta mitalin, joka myönnetään henkilöille, jotka olivat mukana ensimmäisessä lennossa tai jotka ovat osallistuneet riittävästi astronautian kehittämiseen. Lisäksi valmistaudumme järjestämään suuren kansainvälisen konferenssin, jossa on tarkoitus keskustella ulkomaisten ja venäläisten kumppanien kanssa niistä miehitetyn avaruustutkimuksen piirteistä, jotka ovat ominaisia nykyiselle vaiheelle. Täällä on paljon vaikeita kysymyksiä.
Jos tänään pysäytämme sadan ihmisen kadulla ja kysytään, kuka kosmonauteista lentää avaruudessa nyt, Jumala varjelkoon, jos kolme tai neljä ihmistä vastaa meille, enkä ole vakuuttunut tästä. Ja jos kysytään, mitä astronautit tekevät asemalla, niin vielä vähemmän. Mielestäni todellisen avaruuselämän, miehitettyjen lentojen edistäminen on erittäin tärkeää, eikä sitä tehdä tarpeeksi. Televisiossa on paljon typerää materiaalia, kun joku tapasi ulkomaalaisia tai miten ulkomaalaiset veivät jonkun pois.
Toistan, että ensimmäisen miehitetyn avaruuslennon viisikymmentä vuosipäivää on todella aikakausi, ja sitä on juhlittava arvokkaimmin sekä maassamme että kansainvälisellä tasolla. Ja tietysti instituutti ottaa suoraan osaa tähän, hän, joka oli yhteydessä tähän lentoon ja osallistui siihen. Monet tuon ajan työntekijöistämme saivat valtion palkintoja erityisesti lento -ongelmien ratkaisemisesta. Esimerkiksi silloisen instituutin apulaisjohtaja akateemikko Georgy Petrov sai sosialistisen työn sankarin arvonimen kehitettäessä menetelmiä aluksen lämpösuojaamiseksi kiertoradalta laskeutumisen aikana. Yritämme tietysti juhlia tätä tapahtumaa arvokkaasti.
