Et af de mest ambitiøse sovjet-russiske projekter inden for rumforskning er tæt på at blive afsluttet og går ind på stadiet med øjeblikkelig praktisk implementering. Vi taler om oprettelsen af et atomkraftværk i en megawatt -klasse. Oprettelsen og afprøvningen af en sådan motor kan væsentligt ændre situationen i nærjordisk rum.
Kernekraftværket i megawatt-klassen (NPPU) er et fælles projekt af en gruppe russiske virksomheder, der er en del af Roscosmos og Rosatom. Dette projekt har til formål at udvikle et atomkraftværk i megawatt -klasse. Det er specielt designet til at udstyre et nyt rumskib med arbejdsnavnet TEM (transport- og energimodul). Hovedudføreren af arbejdet med projektet med at oprette et atomkraftværk er Federal State Unitary Enterprise "Research Center opkaldt efter M. V. Keldysh" (Moskva). Målet med det ambitiøse projekt er at bringe Rusland til en førende position i skabelsen af energikomplekser til rumformål, som er yderst effektive og i stand til at løse en imponerende række opgaver i det ydre rum. For eksempel udforskning af Månen såvel som fjerne planeter i vores solsystem, herunder oprettelse af automatiske baser på dem.
I øjeblikket udføres rumflyvninger i nærjordisk rum på raketter, som sættes i gang på grund af forbrænding af flydende eller fast raketbrændstof i deres motorer. Flydende raketbrændstof er opdelt i en oxidator og et brændstof. Disse komponenter er i de forskellige tanke i raketten i flydende tilstand. Blandingen af komponenterne finder allerede sted i forbrændingskammeret, normalt ved hjælp af injektorer. Trykket skabes på grund af arbejdet i et forskydnings- eller turbopumpesystem. Derudover bruges drivkomponenterne til at afkøle raketmotorens dyse. Fast raketbrændstof er også opdelt i brændstof og oxidationsmiddel, men de er i form af en blanding af faste stoffer.
I løbet af de sidste årtier er teknologien til brug af disse typer raketbrændstof blevet perfektioneret til mindste detalje i mange lande. Samtidig indrømmer raketforskerne selv, at den videre udvikling af sådanne teknologier er problematisk. Tidligere chef for den russiske føderale rumfartsorganisation Anatoly Perminov bemærkede:”Groft sagt er alt blevet presset ud af de eksisterende raketmotorer, hvad enten det er flydende eller fast. Forsøg på at øge deres fremdrift, specifikke impuls synes simpelthen at være håbløse. På denne baggrund er andre tekniske løsninger interessante. For eksempel atomkraftværker, som til tider kan give en forøgelse af tryk og specifik impuls. Anatoly Perminov gav et eksempel på en flyvning til Mars, hvortil det nu er nødvendigt at flyve 1, 5-2 år der og tilbage. Med brug af et atomfremdrivningssystem kunne flyvetiden reduceres til 2-4 måneder.
Under hensyntagen til dette, i Rusland, siden 2010, er et projekt i gang med at oprette et rumtransport- og kraftmodul baseret på et atomkraftværk i megawatt-klasse, der ikke har nogen analoger i verden. Den tilsvarende ordre blev underskrevet af Dmitry Medvedev. Til gennemførelsen af dette projekt indtil 2018 fra det føderale budget, Roscosmos og Rosatom, var det planlagt at tildele 17 milliarder rubler, 7, 2 milliarder rubler af dette beløb blev allokeret til det statslige selskab Rosatom til oprettelse af en reaktorfacilitet (Research og Design Institute Dollezhal Energy Technicians), 4 milliarder rubler - til Keldysh Center for udvikling af et atomkraftfremdrivningssystem, 5,8 milliarder rubler - til RSC Energia, som skulle oprette et transport- og energimodul. I overensstemmelse med det nye føderale rumprogram i 2016-2025 for yderligere arbejde med projektet blev det overvejet at tildele yderligere 22 milliarder 890 millioner rubler.
Alle disse arbejder udføres i Rusland ikke fra bunden. Muligheden for at bruge atomkraft i rummet er siden midten af 1950'erne blevet overvejet af så fremtrædende russiske specialister som Keldysh, Kurchatov og Korolev. Alene fra 1970 til 1988 lancerede Sovjetunionen mere end 30 rekognosceringssatellitter i rummet, som var udstyret med atomkraftværker med lav effekt som Topaz og Buk. Disse satellitter blev brugt til at oprette et overvågningssystem til al slags vejr for overflademål i hele verdenshavets vandområde samt til at udstede målbetegnelse med transmission til kommandostationer eller våbenbærere - Legend marine rekognoscering og mål betegnelsessystem (1978). Også i perioden fra 1960 til 1980 blev der udviklet og testet en atomraketmotor i vores land på Semipalatinsk -teststedet, rapporterede TASS -agenturet.
Atomreaktor-konverter "Topaz" (reduceret model)
Eksperter fremhæver følgende fordele ved atomkraftfremdrivningssystemer:
- Evnen til at flyve til Mars om 1, 5 måneder og vende tilbage, mens en flyvning med konventionelle raketmotorer kan tage op til 1, 5 år uden mulighed for at vende tilbage.
- Nye muligheder i studiet af nærjordisk rum.
- Evnen til at manøvrere og accelerere, i modsætning til installationer, der kun kan accelerere og derefter flyve ad en given bane.
- Reduktion af vedligeholdelsesomkostninger, som opnås på grund af en høj ressource, 10-årig drift er mulig.
- En betydelig stigning i nyttelastmassen, der sættes i kredsløb på grund af fraværet af store brændstoftanke.
Den 20. juli 2014 modtog et patent fra Den Russiske Føderation under nummeret RU2522971 for "Nuclear Power Propulsion Plant" (NPP), forfatteren er akademiker A. Koroteev. Senere på udstillingen "State Order - FOR Fair Procurement 2016 ", JSC" NIKIET "opkaldt efter Dollezhal præsenterede en model af et reaktoranlæg til et atomkraftværk i en megawatt -klasse. Det vides, at atomkraftværket, der udvikles i vores land, består af tre hovedelementer: et reaktoranlæg med en arbejdsvæske og hjælpeanordninger, såsom en turbinegenerator-kompressor og en varmeveksler-rekuperator; et elektrisk raketfremdrivningssystem og et køleskab (et system til at dumpe varme ud i rummet). I betragtning af arbejdets fremskridt kan det bemærkes, at Den Russiske Føderation har alle chancer for at være den første til at sende et rumskib i kredsløb, der vil blive udstyret med et atomkraftværk.
Det er planlagt, at der i 2019 vil blive oprettet en model af et atomkraftværk i jern til test. Og de første flyvninger i rummet med et sådant kraftværk finder sted i 2020'erne. Dmitry Makarov, direktør for Institute of Reactor Materials (IRM, Sverdlovsk Region), fortalte journalister tilbage i april 2016, at de første flyvningstest af et atomfartsdrivsystem var planlagt til 2020'erne. Som svar på spørgsmålene fra TASS-journalister bemærkede han, at der i den nærmeste fremtid vil blive oprettet en jordbaseret prototypestativ for denne enhed i Rusland, og de første flyvningstest i rummet vil finde sted i 2020'erne. En sådan installation af en megawatt -klasse vil tillade dannelse af kraftfulde elektriske nukleare motorer, der kan accelerere interplanetære køretøjer til alvorlige hastigheder. Som en del af dette projekt skaber Rosatom anlæggets hjerte - en atomreaktor.
Model af et reaktoranlæg til et atomkraftværk i en megawatt -klasse
Ifølge Makarov gennemførte IRM med succes testene af varmeledende elementer (TVEL) til denne installation, idet de specificerede, at brændstofelementer i fuld skala blev testet, som er planlagt til at blive brugt i sådanne reaktorer. Makarov er ikke i tvivl om, at baseret på erfaringerne og kompetencen fra Roscosmos og Rosatom -institutterne vil det være muligt at oprette et atomkraftfremdrivningssystem, der gør det muligt for vores land at nå ikke kun de nærmeste, men også fjerne planeter i vores solsystem. Faktisk vil der blive udviklet en platform ved hjælp af hvilken det vil være muligt at gennemføre seriøse forskningsprogrammer, der sigter mod at studere dybt rum.
Udviklingen af et atomkraftværk i Rusland har følgende praktiske fordele. For det første er dette en betydelig udvidelse af Ruslands og menneskets evner generelt. Atomdrevne rumfartøjer vil gøre menneskelige rejser til Mars og andre planeter til virkelighed.
For det andet vil sådanne skibe betydeligt øge menneskelig aktivitet i rummet nær jorden, hvilket giver en reel mulighed for at begynde at kolonisere Månen (der er allerede projekter til at bygge atomkraftværker på Jordens satellit).”Brugen af atomkraftværker overvejes til store bemandede rumsystemer og ikke til små rumfartøjer, der kan flyve på andre typer installationer ved hjælp af ionmotorer eller solvindenergi. Det vil være muligt at anvende atomkraftfremdrivningssystemer på genanvendelige interorbitale slæbebåde. For eksempel at flytte forskellige laster mellem lave og høje baner, for at udføre flyvninger til asteroider. Det vil også være muligt at sende en ekspedition til Mars eller lave en genanvendelig måneskibsfart,”siger professor Oleg Gorshkov. Sådanne skibe er i stand til at ændre hele økonomien i rumforskning. Som RSC Energia-specialister bemærker, vil et atomdrevet affyringsvogn kunne reducere omkostningerne ved at sende en nyttelast i en cirkelbane mere end to gange sammenlignet med raketter udstyret med flydende drivraketmotorer.
For det tredje er denne udvikling nye teknologier og materialer, der helt sikkert vil dukke op under projektets implementering. De kan introduceres i andre grene af russisk industri - maskinteknik, metallurgi osv. Dette er et gennembrudsprojekt, der, hvis det gennemføres med succes, kan give et nyt skub til den russiske økonomi.
