Kodoldzinēji. Kodoltelpas dzinējs

Pirmais posms ir noliegums

Vācu raķešu eksperts Roberts Šmukers V. Putina izteikumus uzskatīja par pilnīgi neticamiem. "Es nevaru iedomāties, ka krievi var izveidot nelielu lidojošu reaktoru," eksperts sacīja intervijā Deutsche Welle.

Viņi var, Šmuker kungs. Iedomājieties.

Pirmais vietējais satelīts ar atomelektrostaciju (“Cosmos-367”) tika palaists no Baikonuras tālajā 1970. Maza izmēra BES-5 Buk reaktora 37 degvielas komplekti, kas satur 30 kg urāna, primārajā ķēdē 700 ° C temperatūrā un 100 kW siltuma izlaidē, nodrošināja iekārtas elektrisko jaudu 3 kW. Reaktora svars ir mazāks par vienu tonnu, paredzamais darbības laiks ir 120-130 dienas.

Speciālisti paudīs šaubas: šīs kodol“akumulatora” jauda ir pārāk maza... Bet! Paskaties uz datumu: tas bija pirms pusgadsimta.

Zema efektivitāte ir termopārveides sekas. Ar citiem enerģijas pārvades veidiem rādītāji ir daudz augstāki, piemēram, atomelektrostacijām lietderības vērtība ir 32-38% robežās. Šajā ziņā īpaša interese ir “kosmosa” reaktora siltuma jauda. 100 kW ir nopietns piedāvājums uzvarai.

Ir vērts atzīmēt, ka BES-5 “Buk” nepieder RTG saimei. Radioizotopu termoelektriskie ģeneratori pārveido radioaktīvo elementu atomu dabiskās sabrukšanas enerģiju un tiem ir niecīga jauda. Tajā pašā laikā Buk ir īsts reaktors ar kontrolētu ķēdes reakciju.

Nākamā padomju maza izmēra reaktoru paaudze, kas parādījās 80. gadu beigās, izcēlās ar vēl mazākiem izmēriem un lielāku enerģijas izlaidi. Šis bija unikālais Topāzs: salīdzinot ar Buku, urāna daudzums reaktorā tika samazināts trīs reizes (līdz 11,5 kg). Siltuma jauda palielinājās par 50% un sasniedza 150 kW, nepārtrauktas darbības laiks sasniedza 11 mēnešus (šāda veida reaktors tika uzstādīts uz izlūkošanas satelīta Cosmos-1867 klāja).

Kosmosa kodolreaktori ir ārpuszemes nāves forma. Ja kontrole tika zaudēta, "krītošā zvaigzne" neizpildīja vēlmes, bet varēja piedot "laimīgajiem" viņu grēkus.

1992. gadā divas atlikušās Topaz sērijas maza izmēra reaktoru kopijas tika pārdotas ASV par 13 miljoniem dolāru.

Galvenais jautājums ir: vai šādām iekārtām ir pietiekami daudz jaudas, lai tās izmantotu kā raķešu dzinējus? Izlaižot darba šķidrumu (gaisu) caur reaktora karsto serdi un iegūstot vilci pie izejas saskaņā ar impulsa nezūdamības likumu.

Atbilde: nē. “Buk” un “Topaz” ir kompaktas atomelektrostacijas. Lai izveidotu kodolreaktoru, ir nepieciešami citi līdzekļi. Bet vispārējā tendence ir redzama ar neapbruņotu aci. Kompaktas atomelektrostacijas jau sen ir izveidotas un pastāv praksē.

Kādai jaudai jābūt atomelektrostacijai, lai to izmantotu kā dzinēju spārnotajai raķetei, kas pēc izmēra ir līdzīga X-101?

Vai nevarat atrast darbu? Reiziniet laiku ar jaudu!
(Universālu padomu kolekcija.)

Atrast spēku arī nav grūti. N=F×V.

Saskaņā ar oficiālajiem datiem spārnotās raķetes Kha-101, tāpat kā Kalibr raķešu saime, ir aprīkotas ar īslaicīgu turboventilatoru dzinēju-50, kas attīsta 450 kgf (≈ 4400 N) vilci. Spārnotās raķetes kreisēšanas ātrums ir 0,8 M jeb 270 m/s. Turboreaktīvo apvedceļa dzinēja ideālā aprēķinātā efektivitāte ir 30%.

Šajā gadījumā spārnotās raķetes dzinēja nepieciešamā jauda ir tikai 25 reizes lielāka nekā Topaz sērijas reaktora siltuma jauda.

Neraugoties uz vācu eksperta šaubām, kodolieroču turboreaktīvo (vai ramreaktīvo) raķešu dzinēja izveide ir reāls uzdevums, kas atbilst mūsu laika prasībām.

Raķete no elles

"Tas viss ir pārsteigums – ar kodolenerģiju darbināma spārnotā raķete," sacīja Duglass Berijs, Londonas Starptautiskā Stratēģisko pētījumu institūta vecākais līdzstrādnieks. - Šī ideja nav jauna, viņi par to runāja 60. gados, bet tā saskārās liels skaitsšķēršļi."

Viņi ne tikai par to runāja. Testu laikā 1964. gadā Tori-IIC kodolreaktīvā dzinēja vilce attīstīja 16 tonnas ar reaktora siltuma jaudu 513 MW. Imitējot virsskaņas lidojumu, iekārta piecu minūšu laikā patērēja 450 tonnas saspiesta gaisa. Reaktors tika konstruēts tā, lai tas būtu ļoti “karsts” – darbības temperatūra aktīvās zonā sasniedza 1600°C. Konstrukcijai bija ļoti šauras pielaides: vairākās jomās pieļaujamā temperatūra bija tikai par 150–200 ° C zemāka par temperatūru, kurā raķešu elementi izkusa un sabruka.

Vai šie rādītāji bija pietiekami, lai praksē izmantotu reaktīvos dzinējus ar kodolpiedziņu? Atbilde ir acīmredzama.

Kodolreaktīvais reaktīvais dzinējs attīstīja lielāku (!) vilci nekā “trīs mahu” izlūkošanas lidmašīnas SR-71 “Black Bird” turboreaktīvais dzinējs.

"Daudzstūris-401", kodolreaktīvās lidmašīnas izmēģinājumi

Eksperimentālās iekārtas “Tori-IIA” un “-IIC” ir spārnotās raķetes SLAM kodoldzinēja prototipi.

Velnišķīgs izgudrojums, kas pēc aprēķiniem spēj caurdurt 160 000 km kosmosa minimālais augstums ar ātrumu 3M. Burtiski “nopļauj” visus, kas satikās viņas bēdīgajā ceļā, triecienvilnis un pērkons 162 dB (nāvējoša vērtība cilvēkiem).

Kaujas lidmašīnas reaktoram nebija nekādas bioloģiskās aizsardzības. Plīsušās bungādiņas pēc SLAM pārlidojuma šķistu nenozīmīgas salīdzinājumā ar radioaktīvo emisiju no raķetes sprauslas. Lidojošais briesmonis aiz sevis atstāja vairāk nekā kilometru platu taku ar radiācijas devu 200-300 rad. Tiek lēsts, ka SLAM vienas lidojuma stundas laikā ar nāvējošu starojumu piesārņoja 1800 kvadrātjūdzes.

Pēc aprēķiniem, lidmašīnas garums varētu sasniegt 26 metrus. Palaišanas svars - 27 tonnas. Kaujas slodze bija kodoltermiskās lādiņi, kurus raķetes lidojuma maršrutā secīgi vajadzēja nomest vairākās padomju pilsētās. Pēc galvenā uzdevuma veikšanas SLAM bija paredzēts riņķot virs PSRS teritorijas vēl vairākas dienas, piesārņojot visu apkārtējo ar radioaktīvajām emisijām.

Iespējams, nāvējošākais no visa, ko cilvēks ir mēģinājis radīt. Par laimi, tas nenotika līdz reālai palaišanai.

Projekts ar koda nosaukumu “Plutons” tika atcelts 1964. gada 1. jūlijā. Tajā pašā laikā, kā norāda viens no SLAM izstrādātājiem Dž.Krevens, neviens no ASV militārās un politiskās vadības nav nožēlojis šo lēmumu.

Iemesls atteikšanās no “zemu lidojošās kodolraķetes” bija starpkontinentālo ballistisko raķešu izstrāde. Spēj nodarīt nepieciešamos bojājumus īsākā laikā ar nesalīdzināmiem riskiem pašiem militārpersonām. Kā pareizi atzīmēja žurnāla Air&Space publikācijas autori: vismaz ICBM nenogalināja visus, kas atradās nesējraķetes tuvumā.

Joprojām nav zināms, kurš, kur un kā plānojis pārbaudīt velni. Un kurš būtu atbildīgs, ja SLAM novirzītos no kursa un lidotu pāri Losandželosai. Viens no trakajiem priekšlikumiem ierosināja piesiet raķeti pie kabeļa un braukt ar to pa apli pāri pamestajiem štata apgabaliem. Nevada. Taču uzreiz radās cits jautājums: ko darīt ar raķeti, kad reaktorā izdeg pēdējās degvielas paliekas? Vieta, kur SLAM “nolaižas”, netiks pietuvināta gadsimtiem ilgi.

Dzīvība vai nāve. Galīgā izvēle

Atšķirībā no mistiskā “Plutona”, kas sākotnēji radās 1950. gados, modernas kodolraķetes projekts, ko izteica V. Putins, piedāvā izveidot. efektīvs līdzeklis izlauzties cauri amerikāņu pretraķešu aizsardzības sistēmai. Savstarpēji nodrošināta iznīcināšana ir vissvarīgākais kodolatturēšanas kritērijs.

Klasiskās “kodoltriādes” pārveidošana par velnišķīgu “pentagrammu” – iekļaujot jaunas paaudzes piegādes transportlīdzekļus (neierobežota darbības rādiusa un stratēģiskās kodolraķetes kodoltorpēdas“statuss-6”) kopā ar ICBM kaujas galviņu modernizāciju (manevrē “Avangard”) ir saprātīga reakcija uz jaunu draudu parādīšanos. Vašingtonas pretraķešu aizsardzības politika neatstāj Maskavai citas izvēles.

“Jūs izstrādājat savas pretraķešu sistēmas. Pretraķešu darbības rādiuss palielinās, precizitāte palielinās, šie ieroči tiek pilnveidoti. Tāpēc mums ir adekvāti jāreaģē uz to, lai mēs varētu pārvarēt sistēmu ne tikai šodien, bet arī rīt, kad jums būs jauni ieroči.

V. Putins intervijā telekanālam NBC.

SLAM/Plutona programmas eksperimentu deklasificētās detaļas pārliecinoši pierāda, ka kodolspārnotās raķetes izveide bija iespējama (tehniski iespējama) pirms sešām desmitgadēm. Mūsdienu tehnoloģijasļauj pacelt savu ideju jaunā tehniskā līmenī.

Zobens rūsē no solījumiem

Neskatoties uz acīmredzamo faktu masu, kas izskaidro “prezidenta superieroča” parādīšanās iemeslus un kliedē šaubas par šādu sistēmu “neiespējamību”, Krievijā, kā arī ārzemēs joprojām ir daudz skeptiķu. "Visi uzskaitītie ieroči ir tikai informatīvā kara līdzeklis." Un tad – dažādi priekšlikumi.

Droši vien tādus kariķētus “ekspertus” kā I. Moisejevs nevajag uztvert nopietni. Kosmosa politikas institūta vadītājs (?), kurš tiešsaistes izdevumam The Insider sacīja: “Jūs nevarat to novietot uz spārnotās raķetes kodoldzinējs. Un tādu dzinēju nav.”

Mēģinājumi "atmaskot" prezidenta izteikumus tiek veikti arī nopietnākā analītiskā līmenī. Šādas “izmeklēšanas” uzreiz iegūst popularitāti liberāli noskaņotās sabiedrības vidū. Skeptiķi sniedz šādus argumentus.

Visas izziņotās sistēmas attiecas uz stratēģiskiem īpaši slepeniem ieročiem, kuru esamību nav iespējams pārbaudīt vai atspēkot. (Pašā vēstījumā Federālajai asamblejai bija redzama datorgrafika un palaišanas kadri, kas neatšķiras no cita veida spārnoto raķešu izmēģinājumiem.) Tajā pašā laikā neviens nerunā, piemēram, par smaga uzbrukuma bezpilota lidaparāta vai iznīcinātāja izveidi. klases karakuģis. Ierocis, kas drīzumā būtu skaidri jāparāda visai pasaulei.

Pēc dažu “ziņotāju” domām, ļoti stratēģiskais, “slepenais” ziņojumu konteksts var norādīt uz to neticamo raksturu. Nu, ja tas ir galvenais arguments, tad par ko strīdas ar šiem cilvēkiem?

Ir arī cits viedoklis. Šokējoši paziņojumi par kodolraķetēm un bezpilota 100 mezglu zemūdenēm tiek izteikti uz acīmredzamu militāri rūpnieciskā kompleksa problēmu fona, kas radušās, īstenojot vienkāršākus “tradicionālo” ieroču projektus. Izteikumi par raķetēm, kas uzreiz pārspēj visus esošos ieročus, ir krasā pretrunā ar labi zināmo situāciju ar raķešu zinātni. Skeptiķi min piemērus par masveida neveiksmēm Bulava palaišanas laikā vai nesējraķetes Angara izstrādi, kas vilkās divus gadu desmitus. Sama sāka 1995. gadā; runājot 2017. gada novembrī, vicepremjers D. Rogozins solīja atsākt Angaras palaišanu no Vostočnijas kosmodroma tikai... 2021. gadā.

Un, starp citu, kāpēc bez uzmanības palika iepriekšējā gada galvenā jūras spēku sensācija cirkons? Hiperskaņas raķete, kas spēj izdzēst visas esošās jūras kaujas koncepcijas.

Ziņas par lāzersistēmu nonākšanu karaspēkā piesaistīja lāzersistēmu ražotāju uzmanību. Esošie virzītās enerģijas ieroči tika izveidoti, pamatojoties uz plašu civilajam tirgum paredzētu augsto tehnoloģiju aprīkojuma izpēti un attīstību. Piemēram, amerikāņu kuģu iekārta AN/SEQ-3 LaWS ir sešu metināšanas lāzeru “paka” ar kopējo jaudu 33 kW.

Paziņojums par superjaudīga kaujas lāzera izveidi kontrastē uz ļoti vājas lāzeru industrijas fona: Krievija nav viens no pasaulē lielākajiem lāzeriekārtu ražotājiem (Coherent, IPG Photonics vai ķīniešu Han "Laser Technology"). , pēkšņā lieljaudas lāzerieroču parādīšanās izraisa patiesu interesi speciālistu vidū.

Vienmēr ir vairāk jautājumu nekā atbilžu. Velns slēpjas detaļās, taču oficiālie avoti sniedz ļoti maz ieskatu jaunākie ieroči. Bieži pat nav skaidrs, vai sistēma jau ir gatava pieņemšanai, vai arī tās izstrāde ir noteiktā stadijā. Labi zināmi precedenti, kas saistīti ar šādu ieroču radīšanu pagātnē, liecina, ka radušās problēmas nevar atrisināt ar vienu pirkstu klikšķi. Tehnisko jauninājumu cienītāji ir nobažījušies par vietas izvēli ar kodolenerģiju darbināmu raķešu palaišanas iekārtu testēšanai. Vai arī saziņas metodes ar zemūdens dronu “Status-6” (pamatproblēma: radiosakari zem ūdens nedarbojas; sakaru sesiju laikā zemūdenes ir spiestas pacelties virspusē). Būtu interesanti dzirdēt skaidrojumu par pielietošanas metodēm: salīdzinot ar tradicionālajiem ICBM un SLBM, kas spēj uzsākt un beigt karu stundas laikā, Status-6 būs nepieciešamas vairākas dienas, lai sasniegtu ASV piekrasti. Kad tur vairs neviena nebūs!

Pēdējā cīņa ir beigusies.
Vai kāds ir palicis dzīvs?
Atbildot - tikai vēja gaudošana...

Izmantojot materiālus:
Žurnāls Air&Space (1990. gada aprīlis–maijs)
Džons Kreivens Klusais karš

Aleksandrs Losevs

Raķešu un kosmosa tehnoloģiju strauja attīstība 20. gadsimtā noteica abu lielvalstu - PSRS un ASV militāri stratēģiskie, politiskie un zināmā mērā ideoloģiskie mērķi un intereses, un visas valsts kosmosa programmas bija viņu militāro projektu turpinājums, kur galvenais uzdevums bija ir jānodrošina aizsardzības spējas un stratēģiskā līdzsvars ar iespējamais ienaidnieks. Iekārtu izveides izmaksām un ekspluatācijas izmaksām toreiz nebija būtiskas nozīmes. Nesējraķešu un kosmosa kuģu izveidei tika atvēlēti milzīgi resursi, un Jurija Gagarina 108 minūšu lidojums 1961. gadā un Nīla Ārmstronga un Buza Oldrina televīzijas pārraide no Mēness virsmas 1969. gadā nebija tikai zinātnes un tehnikas triumfi. domāja, ka tās tika uzskatītas arī par stratēģiskām uzvarām aukstā kara kaujās.

Bet pēc Padomju Savienība sabruka un izkrita no sacensībām par pasaules vadību, tās ģeopolitiskajiem pretiniekiem, galvenokārt ASV, vairs nevajadzēja īstenot prestižus, bet ārkārtīgi dārgus kosmosa projektus, lai pierādītu visai pasaulei Rietumu pārākumu. ekonomikas sistēma un ideoloģiskās koncepcijas.
90. gados zaudēja aktualitāti iepriekšējo gadu galvenie politiskie uzdevumi, bloku konfrontāciju nomainīja globalizācija, pasaulē valdīja pragmatisms, tāpēc lielākā daļa kosmosa programmu tika ierobežotas vai atliktas kā mantojums no vērienīgajiem projektiem pagātne. Turklāt Rietumu demokrātija visas dārgās valdības programmas ir padarījusi atkarīgas no vēlēšanu cikliem.
Vēlētāju atbalsts, kas nepieciešams, lai iegūtu vai saglabātu varu, liek politiķiem, parlamentiem un valdībām sliecas uz populismu un risināt īslaicīgas problēmas, tāpēc tēriņi kosmosa izpētei gadu no gada tiek samazināti.
Lielākā daļa fundamentālo atklājumu tika veikti divdesmitā gadsimta pirmajā pusē, un mūsdienās zinātne un tehnika ir sasniegušas zināmas robežas, turklāt zinātnisko zināšanu popularitāte ir samazinājusies visā pasaulē, matemātikas, fizikas un citu dabaszinātņu mācīšanas kvalitāte. zinātnes ir pasliktinājušās. Tas ir kļuvis par pēdējo divu desmitgažu stagnācijas iemeslu, tostarp kosmosa nozarē.
Taču tagad kļūst acīmredzams, ka pasaule tuvojas kārtējā tehnoloģiskā cikla beigām, kas balstīts uz pagājušā gadsimta atklājumiem. Tāpēc jebkura vara, kurai globālās tehnoloģiskās struktūras izmaiņu laikā iegūs principiāli jaunas perspektīvas tehnoloģijas, automātiski nodrošinās pasaules līderpozīcijas vismaz nākamajiem piecdesmit gadiem.

Kodoldzinēja ar ūdeņradi kā darba šķidrumu pamata konstrukcija

Tas tiek realizēts gan ASV, kas ir noteikusi kursu Amerikas varenības atdzimšanai visās darbības sfērās, gan Ķīnā, kas izaicina Amerikas hegemoniju, gan Eiropas Savienībā, kas visiem spēkiem cenšas saglabāt savu svaru pasaules ekonomikā.
Viņiem ir industriālā politika un viņi nopietni iesaistās sava zinātniskā, tehniskā un ražošanas potenciāla attīstībā, un kosmosa sfēra var kļūt par labāko izmēģinājumu laukumu jaunu tehnoloģiju testēšanai un zinātnisku hipotēžu pierādīšanai vai atspēkošanai, kas var likt pamatu fundamentāli atšķirīgu, progresīvāku nākotnes tehnoloģiju radīšana.
Un ir tikai dabiski gaidīt, ka ASV būs pirmā valsts, kas atsāks pētniecības projektus dziļa telpa ar mērķi radīt unikālas inovatīvas tehnoloģijas gan ieroču, transporta un konstrukciju materiālu jomā, gan biomedicīnā un telekomunikācijās
Tiesa, pat ASV nav garantēti panākumi revolucionāru tehnoloģiju radīšanā. Ēst augsts risks pilnveidojoties, nonākat strupceļā raķešu dzinēji pirms pusgadsimta, pamatojoties uz ķīmisko degvielu, kā to dara Elona Muska uzņēmums SpaceX, vai radot dzīvības uzturēšanas sistēmas ilgam lidojumam, kas ir līdzīgas tām, kas jau tika ieviestas SKS.
Vai Krievija, kuras stagnācija kosmosa nozarē ar katru gadu kļūst arvien pamanāmāka, var veikt lēcienu sacīkstēs par nākotnes tehnoloģiju līdera palikšanu lielvaru klubā, nevis jaunattīstības valstu sarakstā?
Jā, protams, Krievija var, un turklāt jau ir sperts manāms solis uz priekšu kodolenerģētikā un kodolraķešu dzinēju tehnoloģijās, neskatoties uz hronisko kosmosa industrijas nepietiekamo finansējumu.
Astronautikas nākotne ir kodolenerģijas izmantošana. Lai saprastu, kā kodoltehnoloģijas un kosmoss ir savienotas, ir jāapsver reaktīvās piedziņas pamatprincipi.
Tātad galvenie mūsdienu kosmosa dzinēju veidi ir izveidoti pēc ķīmiskās enerģijas principiem. Tie ir cietā kurināmā akseleratori un šķidro raķešu dzinēji, kuru sadegšanas kamerās degvielas komponenti (degviela un oksidētājs) nonāk eksotermiskā fizikālā un ķīmiskā degšanas reakcijā, veidojot strūklas strūklu, kas ik sekundi izspiež tonnas vielas no dzinēja sprauslas. Strūklas darba šķidruma kinētiskā enerģija tiek pārveidota par reaktīvo spēku, kas ir pietiekams, lai virzītu raķeti. Šādu ķīmisko dzinēju īpatnējais impulss (radītā vilces spēka attiecība pret izmantotās degvielas masu) ir atkarīgs no degvielas sastāvdaļām, spiediena un temperatūras sadegšanas kamerā, kā arī no gāzveida maisījuma molekulmasas, kas tiek izvadīts caur degvielu. dzinēja sprausla.
Un jo augstāka ir vielas temperatūra un spiediens sadegšanas kamerā, un jo mazāka ir gāzes molekulmasa, jo lielāks ir īpašais impulss un līdz ar to arī dzinēja efektivitāte. Īpatnējais impulss ir kustības daudzums, un to parasti mēra metros sekundē, tāpat kā ātrumu.
Ķīmiskajos dzinējos vislielāko īpatnējo impulsu dod skābekļa-ūdeņraža un fluora-ūdeņraža degvielas maisījumi (4500–4700 m/s), bet par populārākajiem (un ērtākajiem ekspluatācijā) kļuvuši raķešu dzinēji, kas darbojas ar petroleju un skābekli, jo piemēram, Sojuz un Musk's Falcon raķetes, kā arī dzinēji, kuros izmanto nesimetrisko dimetilhidrazīnu (UDMH) ar oksidētāju slāpekļa tetroksīda un slāpekļskābe(padomju un krievu protons, franču Ariane, amerikāņu titāns). To efektivitāte ir 1,5 reizes zemāka nekā ūdeņraža degvielas dzinējiem, bet ar 3000 m/s impulsu un jaudu ir pilnīgi pietiekami, lai būtu ekonomiski izdevīgi ražot tonnas kravnesība uz Zemes orbītām.
Taču lidojumi uz citām planētām prasa daudz lielāka izmēra kosmosa kuģi nekā visi, ko cilvēce ir radījusi iepriekš, tostarp moduļu SKS. Šajos kuģos ir nepieciešams nodrošināt ilgtermiņa autonoma eksistence apkalpes, noteiktas degvielas padeves un ekspluatācijas dzinēju un manevru un orbītas korekcijas dzinēju ekspluatācijas laiks nodrošina astronautu nogādāšanu īpašā nosēšanās modulī uz citas planētas virsmu un atgriešanos galvenajā transporta kuģī, un tad ekspedīcijas atgriešanās uz Zemi.
Uzkrātās inženierzinātnes un dzinēju ķīmiskā enerģija dod iespēju atgriezties uz Mēness un sasniegt Marsu, tāpēc pastāv liela varbūtība, ka tuvākajā desmitgadē cilvēce apmeklēs Sarkano planētu.
Ja paļaujamies tikai uz esošajām kosmosa tehnoloģijām, tad apdzīvojamā moduļa minimālā masa pilotējamam lidojumam uz Marsu vai Jupitera un Saturna pavadoņiem būs aptuveni 90 tonnas, kas ir 3 reizes vairāk nekā 70. gadu sākuma Mēness kuģiem. , kas nozīmē, ka nesējraķetes palaišanai atsauces orbītās tālākam lidojumam uz Marsu būs daudz pārākas par Apollo mēness projekta Saturn 5 (palaišanas svars 2965 tonnas) vai padomju nesējraķeti Energia (palaišanas svars 2400 tonnas). Būs nepieciešams izveidot starpplanētu kompleksu orbītā, kas sver līdz 500 tonnām. Lidojums uz starpplanētu kuģa ar ķīmisko raķešu dzinējiem prasīs no 8 mēnešiem līdz 1 gadam tikai vienā virzienā, jo būs jāveic gravitācijas manevri, izmantojot planētu gravitācijas spēku un kolosālu degvielas padevi, lai papildus paātrinātu kuģis.
Bet, izmantojot raķešu dzinēju ķīmisko enerģiju, cilvēce nelidos tālāk par Marsa vai Veneras orbītu. Mums ir vajadzīgi dažādi kosmosa kuģu lidojuma ātrumi un cita jaudīgāka kustības enerģija.

Moderns kodolraķešu dzinēja dizains Princeton Satellite Systems

Lai izpētītu dziļo kosmosu, ir būtiski jāpalielina raķešu dzinēja vilces un svara attiecība un efektivitāte, tādējādi palielinot tā specifisko impulsu un kalpošanas laiku. Un šim nolūkam ir nepieciešams uzsildīt gāzi vai darba šķidruma vielu motora kamerā ar zemu atomu masa līdz temperatūrai, kas vairākas reizes pārsniedz tradicionālo degvielas maisījumu ķīmiskās sadegšanas temperatūru, un to var izdarīt, izmantojot kodolreakciju.
Ja parastās sadegšanas kameras vietā raķešu dzinējā ievieto kodolreaktoru, kura aktīvajā zonā tiek ievadīta viela šķidrā vai gāzveida formā, tad tā, uzkarsēta augstā spiedienā līdz vairākiem tūkstošiem grādu, sāksies. jāizvada caur sprauslas kanālu, radot strūklas vilci. Šāda kodolreaktīvā dzinēja specifiskais impulss būs vairākas reizes lielāks nekā parastajam ar ķīmiskajām sastāvdaļām, kas nozīmē, ka gan paša dzinēja, gan nesējraķetes efektivitāte kopumā pieaugs daudzkārt. Šajā gadījumā oksidētājs degvielas sadedzināšanai nebūs vajadzīgs, un vieglo ūdeņraža gāzi var izmantot kā vielu, kas rada strūklas vilci, mēs zinām, ka jo mazāka ir gāzes molekulmasa, jo lielāks impulss, un tas ievērojami palielinās samazināt raķetes masu ar labāku dzinēja jaudu.
Kodoldzinējs būs labāks par parasto, jo reaktora zonā vieglo gāzi var uzkarsēt līdz temperatūrai, kas pārsniedz 9 tūkstošus Kelvina grādu, un šādas pārkarsētas gāzes strūkla nodrošinās daudz lielāku īpatnējo impulsu, nekā spēj nodrošināt parastie ķīmiskie dzinēji. . Bet tas ir teorētiski.
Bīstamība nav pat tā, ka, palaižot nesējraķeti ar šādu kodoliekārtu, var rasties atmosfēras un telpas ap palaišanas platformu radioaktīvs piesārņojums, galvenā problēma ir tā, ka augsta temperatūra Pats dzinējs var izkust kopā ar kosmosa kuģi. Dizaineri un inženieri to saprot un jau vairākus gadu desmitus ir mēģinājuši atrast piemērotus risinājumus.
Kodolraķešu dzinējiem (NRE) jau ir sava radīšanas un darbības vēsture kosmosā. Pirmā kodoldzinēju izstrāde sākās 1950. gadu vidū, tas ir, pat pirms cilvēka lidojuma kosmosā un gandrīz vienlaikus gan PSRS, gan ASV, un pati ideja par kodolreaktoru izmantošanu darba sildīšanai. viela raķešu dzinējā dzima kopā ar pirmajiem rektoriem 40. gadu vidū, tas ir, vairāk nekā pirms 70 gadiem.
Mūsu valstī kodolpiedziņas izveides iniciators bija siltumfiziķis Vitālijs Mihailovičs Ievļevs. 1947. gadā viņš prezentēja projektu, kuru atbalstīja S. P. Koroļovs, I. V. Kurčatovs un M. V. Keldišs. Sākotnēji šādus dzinējus bija plānots izmantot spārnotajām raķetēm un pēc tam tos uzstādīt ballistiskās raķetes. Izstrādi veica Padomju Savienības vadošie aizsardzības projektēšanas biroji, kā arī pētniecības institūti NIITP, CIAM, IAE, VNIINM.
Padomju kodoldzinējs RD-0410 tika montēts 60. gadu vidū Voroņežas ķīmiskās automātikas projektēšanas birojā, kur tika radīta lielākā daļa šķidro raķešu dzinēju kosmosa tehnoloģijām.
RD-0410 kā darba šķidrums tika izmantots ūdeņradis, kas šķidrā veidā izgāja cauri "dzesēšanas apvalkam", noņemot lieko siltumu no sprauslas sieniņām un neļaujot tam izkust, un pēc tam iekļuva reaktora aktīvā, kur tas tika uzkarsēts. līdz 3000K un izdalās caur kanālu sprauslām, tādējādi pārvēršot siltumenerģiju kinētiskā enerģijā un radot īpatnējo impulsu 9100 m/s.
ASV kodoldzinēju projekts tika uzsākts 1952. gadā, un pirmais darbojošais dzinējs tika izveidots 1966. gadā un tika nosaukts par NERVA (Nuclear Engine for Rocket Vehicle Application). 60. un 70. gados Padomju Savienība un ASV centās viena otrai nepakļauties.
Tiesa, gan mūsu RD-0410, gan amerikāņu NERVA bija cietfāzes kodoldzinēji, ( kodoldegviela pamatojoties uz urāna karbīdiem, atradās reaktorā cietā stāvoklī), un to darba temperatūra bija diapazonā no 2300 līdz 3100 K.
Lai paaugstinātu aktīvās zonas temperatūru bez eksplozijas vai reaktora sienu kušanas riska, ir jārada tādi kodolreakcijas apstākļi, kuros degviela (urāns) pārvēršas gāzveida stāvoklī vai pārvēršas plazmā un tiek turēta reaktora iekšpusē. ar spēcīgu magnētisko lauku, nepieskaroties sienām. Un tad ūdeņradis, kas nonāk reaktora aktīvā, gāzes fāzē “applūst” ap urānu un, pārvēršoties plazmā, tiek izvadīts ļoti lielā ātrumā pa sprauslas kanālu.
Šāda veida dzinēju sauc par gāzes fāzes kodoldzinēju. Gāzveida urāna degvielas temperatūra šādos kodoldzinējos var svārstīties no 10 tūkstošiem līdz 20 tūkstošiem Kelvina grādu, un īpatnējais impulss var sasniegt 50 000 m/s, kas ir 11 reizes lielāks nekā efektīvākajiem ķīmiskajiem raķešu dzinējiem.
Atvērta un slēgta tipa gāzes fāzes kodoldzinēju izveide un izmantošana kosmosa tehnoloģijās ir visdaudzsološākais virziens kosmosa raķešu dzinēju izstrādē un tieši tas, kas cilvēcei nepieciešams, lai izpētītu planētas. saules sistēma un viņu pavadoņi.
Pirmie pētījumi par gāzes fāzes kodolieroču projektu sākās PSRS 1957. gadā Termisko procesu pētniecības institūtā (M. V. Keldiša vārdā nosauktais Nacionālais pētniecības centrs), un tika pieņemts lēmums attīstīt atomelektrostacijas, kuru pamatā ir gāzes fāzes kodolreaktori. 1963. gadā izgatavoja akadēmiķis V. P. Gluško (NPO Energomash), un pēc tam to apstiprināja ar PSKP CK un PSRS Ministru padomes lēmumu.
Gāzes fāzes kodoldzinēju dzinēju izstrāde Padomju Savienībā tika veikta divus gadu desmitus, bet diemžēl tā netika pabeigta nepietiekamā finansējuma un nepieciešamības pēc papildu fundamentāliem pētījumiem kodoldegvielas un ūdeņraža plazmas termodinamikas jomā. neitronu fizika un magnetohidrodinamika.
Padomju kodolzinātnieki un projektēšanas inženieri saskārās ar vairākām problēmām, piemēram, kritiskuma panākšanu un gāzes fāzes kodolreaktora darbības stabilitātes nodrošināšanu, izkausētā urāna zudumu samazināšanu līdz vairākiem tūkstošiem grādu uzkarsēta ūdeņraža izlaišanas laikā, termisko aizsardzību. sprauslas un magnētiskā lauka ģeneratora, kā arī urāna skaldīšanas produktu uzkrāšanās, ķīmiski izturīgu būvmateriālu izvēle utt.
Un, kad sāka veidot nesējraķeti Energia padomju programmai Mars-94 pirmajam pilotējamam lidojumam uz Marsu, kodoldzinēja projekts tika atlikts uz nenoteiktu laiku. Padomju Savienībai nebija pietiekami daudz laika un, pats galvenais, politiskās gribas un ekonomiskās efektivitātes, lai 1994. gadā nosēdinātu mūsu kosmonautus uz planētas Marss. Tas būtu nenoliedzams sasniegums un pierādījums mūsu vadošajai lomai augsto tehnoloģiju jomā nākamajās desmitgadēs. Taču kosmosu, tāpat kā daudzas citas lietas, nodeva pēdējā PSRS vadība. Vēsturi nevar mainīt, aizgājušos zinātniekus un inženierus nevar atgriezt, un zaudētās zināšanas nevar atjaunot. Daudz kas būs jārada no jauna.
Taču kosmosa kodolenerģija neaprobežojas tikai ar cietās un gāzes fāzes kodoldzinēju sfēru. Lai reaktīvajā dzinējā izveidotu apsildāmu vielu plūsmu, varat izmantot elektriskā enerģija. Šo ideju pirmo reizi izteica Konstantīns Eduardovičs Ciolkovskis tālajā 1903. gadā savā darbā “Pasaules telpu izpēte, izmantojot reaktīvos instrumentus”.
Un pirmo elektrotermisko raķešu dzinēju PSRS izveidoja 30. gados Valentīns Petrovičs Gluško, topošais PSRS Zinātņu akadēmijas akadēmiķis un NPO Energia vadītājs.
Elektrisko raķešu dzinēju darbības principi var būt dažādi. Tos parasti iedala četros veidos:

• elektrotermiskais (apkure vai elektriskā loka). Tajos gāze tiek uzkarsēta līdz 1000–5000 K temperatūrai un tiek izvadīta no sprauslas tāpat kā kodolraķešu dzinējā.
• elektrostatiskie dzinēji (koloidālie un jonu), kuros vispirms tiek jonizēta darba viela, bet pēc tam pozitīvie joni (atomi, kuros nav elektronu) tiek paātrināti elektrostatiskā laukā un arī tiek izmesti caur sprauslas kanālu, radot strūklas vilci. Elektrostatiskie dzinēji ietver arī stacionārus plazmas dzinējus.
• magnetoplazmas un magnetodinamiskie raķešu dzinēji. Tur gāzes plazma tiek paātrināta, pateicoties ampēra spēkam magnētiskajos un elektriskajos laukos, kas krustojas perpendikulāri.
• impulsu raķešu dzinēji, kas izmanto gāzu enerģiju, kas rodas, iztvaicējot darba šķidrumu elektriskā izlāde.

Šo elektrisko raķešu dzinēju priekšrocība ir zemais darba šķidruma patēriņš, efektivitāte līdz 60% un liels ātrums daļiņu plūsma, kas var ievērojami samazināt kosmosa kuģa masu, taču ir arī mīnuss - zems vilces blīvums un līdz ar to maza jauda, ​​kā arī augstās darba šķidruma izmaksas (inertās gāzes vai tvaiki) sārmu metāli), lai izveidotu plazmu.
Visi uzskaitītie elektromotoru veidi ir ieviesti praksē un jau kopš 60. gadu vidus vairākkārt izmantoti kosmosā gan padomju, gan amerikāņu kosmosa kuģos, taču zemās jaudas dēļ tos galvenokārt izmantoja kā orbītas korekcijas dzinējus.
No 1968. līdz 1988. gadam PSRS palaida veselu Cosmos satelītu sēriju ar kodoliekārtām uz klāja. Reaktoru veidi tika nosaukti: "Buk", "Topaz" un "Jeņisejs".
Jeņisejas projekta reaktora siltuma jauda bija līdz 135 kW un elektriskā jauda aptuveni 5 kW. Dzesēšanas šķidrums bija nātrija-kālija kausējums. Šis projekts tika slēgts 1996. gadā.
Īstam piedziņas raķešu dzinējam ir nepieciešams ļoti spēcīgs enerģijas avots. Un labākais enerģijas avots šādiem kosmosa dzinējiem ir kodolreaktors.
Kodolenerģija ir viena no augsto tehnoloģiju nozarēm, kurā mūsu valsts saglabā vadošās pozīcijas. Un Krievijā jau tiek radīts principiāli jauns raķešu dzinējs un šis projekts ir tuvu veiksmīgai pabeigšanai 2018. gadā. Lidojumu pārbaudes ir paredzētas 2020. gadā.
Un, ja gāzes fāzes kodoldzinējspēks ir turpmāko gadu desmitu tēma, pie kuras būs jāatgriežas pēc fundamentāliem pētījumiem, tad tās šodienas alternatīva ir megavatu klases kodolenerģijas piedziņas sistēma (NPPU), un to jau ir radījusi Rosatom un Roscosmos uzņēmumi kopš 2009. gada.
NPO Krasnaya Zvezda, kas šobrīd ir pasaulē vienīgais kosmisko atomelektrostaciju izstrādātājs un ražotājs, kā arī A. vārdā nosauktais pētniecības centrs. M. V. Keldišs, NIKIET nosaukts. N. A. Dollezhala, Pētniecības institūts NPO “Luch”, “Kurchatov Institute”, IRM, IPPE, RIAR un NPO Mashinostroeniya.
Kodolenerģijas piedziņas sistēma ietver augstas temperatūras gāzi dzesējamu ātro neitronu kodolreaktoru ar turbomašīnas sistēmu siltumenerģijas pārvēršanai elektroenerģijā, ledusskapju izstarotāju sistēmu liekā siltuma izvadīšanai kosmosā, instrumentu nodalījumu, barošanas bloku. plazmas vai jonu elektromotori un konteiners lietderīgās kravas ievietošanai.
Jaudas piedziņas sistēmā kodolreaktors kalpo kā elektroenerģijas avots elektrisko plazmas dzinēju darbībai, savukārt reaktora gāzes dzesēšanas šķidrums, kas iet cauri serdei, nonāk elektriskā ģeneratora un kompresora turbīnā un atgriežas atpakaļ reaktorā. slēgta cilpa, un tā netiek izmesta kosmosā kā kodoldzinējs, kas padara konstrukciju uzticamāku un drošāku un tāpēc piemērotu pilotējamiem kosmosa lidojumiem.
Plānots, ka atomelektrostacija tiks izmantota atkārtoti izmantojamam kosmosa velkonim, lai nodrošinātu kravu piegādi Mēness izpētes vai daudzfunkcionālu orbitālo kompleksu izveides laikā. Priekšrocība būs ne tikai transporta sistēmas elementu atkārtota izmantošana (ko Īlons Masks cenšas panākt savos SpaceX kosmosa projektos), bet arī iespēja nogādāt trīs reizes vairāk kravas nekā ar raķetēm ar salīdzināmas jaudas ķīmiskajiem reaktīvajiem dzinējiem. samazinot transporta sistēmas palaišanas masu . Instalācijas īpašais dizains padara to drošu cilvēkiem un videi uz Zemes.
2014. gadā AS Mashinostroitelny Zavod elektrostalā tika samontēts pirmais standarta konstrukcijas degvielas elements (degvielas elements) šai kodolelektriskajai vilces sistēmai, bet 2016. gadā tika veikti reaktora serdes groza simulatora testi.
Šobrīd (2017. gadā) notiek darbs pie detaļu un mezglu uzstādīšanas konstruktīvo elementu izgatavošanas un testēšanas uz maketiem, kā arī turbomašīnu enerģijas pārveidošanas sistēmu un spēka agregātu prototipu autonomās testēšanas. Darbu pabeigšana plānota nākamā 2018. gada beigās, tomēr kopš 2015. gada sāka uzkrāties kavējuma grafiks.
Tātad, tiklīdz šī instalācija tiks izveidota, Krievija kļūs par pirmo valsti pasaulē, kuras rīcībā būs kodoltehnoloģijas, kas veidos pamatu ne tikai turpmākajiem Saules sistēmas izpētes projektiem, bet arī zemes un ārpuszemes enerģijai. . Kosmosa atomelektrostacijas var izmantot, lai izveidotu sistēmas attālai elektroenerģijas pārvadīšanai uz Zemi vai kosmosa moduļiem, izmantojot elektromagnētisko starojumu. Un šī arī kļūs par progresīvu nākotnes tehnoloģiju, kurā mūsu valstij būs vadošās pozīcijas.
Pamatojoties uz topošajiem plazmas elektromotoriem, tiks radītas jaudīgas piedziņas sistēmas cilvēku tālsatiksmes lidojumiem kosmosā un, pirmkārt, Marsa izpētei, kura orbītu var sasniegt tikai 1,5 mēnešu laikā, nevis vairāk nekā gadu, tāpat kā izmantojot parastos ķīmiskos reaktīvos dzinējus.
Un nākotne vienmēr sākas ar revolūciju enerģētikā. Un nekas cits. Enerģija ir primāra, un tieši enerģijas patēriņa apjoms ietekmē tehnikas progresu, aizsardzības spējas un cilvēku dzīves kvalitāti.

NASA eksperimentālais plazmas raķešu dzinējs

Padomju astrofiziķis Nikolajs Kardaševs ierosināja civilizāciju attīstības mērogu jau 1964. gadā. Saskaņā ar šo skalu civilizāciju tehnoloģiskās attīstības līmenis ir atkarīgs no enerģijas daudzuma, ko planētas iedzīvotāji izmanto savām vajadzībām. Tādējādi I tipa civilizācija izmanto visus pieejamos resursus, kas pieejami uz planētas; II tipa civilizācija - saņem savas zvaigznes enerģiju, kuras sistēmā tā atrodas; un III tipa civilizācija izmanto savas galaktikas pieejamo enerģiju. Cilvēce vēl nav nobriedusi līdz I tipa civilizācijai šādā mērogā. Mēs izmantojam tikai 0,16% no planētas Zeme kopējās potenciālās enerģijas rezerves. Tas nozīmē, ka Krievijai un visai pasaulei ir kur augt, un šīs kodoltehnoloģijas pavērs mūsu valstij ceļu ne tikai uz kosmosu, bet arī uz turpmāko ekonomisko uzplaukumu.
Un, iespējams, vienīgā iespēja Krievijai zinātnes un tehnikas jomā ir tagad veikt revolucionāru izrāvienu kosmosa kodoltehnoloģijās, lai vienā “lēcienā” pārvarētu daudzu gadu atpalicību no līderiem un būtu tieši pie tās pirmsākumiem. jauna tehnoloģiskā revolūcija nākamajā cilvēces civilizācijas attīstības ciklā. Šāda unikāla iespēja konkrētai valstij rodas tikai reizi dažos gadsimtos.
Diemžēl Krievija, kas pēdējo 25 gadu laikā nav pievērsusi pietiekamu uzmanību fundamentālajām zinātnēm un augstākās un vidējās izglītības kvalitātei, riskē zaudēt šo iespēju uz visiem laikiem, ja programma tiks ierobežota un jauna pētnieku paaudze neaizstās pašreizējos zinātniekus un inženieri. Ģeopolitiskie un tehnoloģiskie izaicinājumi, ar kuriem Krievija saskarsies pēc 10–12 gadiem, būs ļoti nopietni, salīdzināmi ar divdesmitā gadsimta vidus draudiem. Lai nākotnē saglabātu Krievijas suverenitāti un integritāti, šobrīd ir steidzami jāsāk sagatavot speciālisti, kas spēj reaģēt uz šiem izaicinājumiem un radīt kaut ko principiāli jaunu.
Ir tikai aptuveni 10 gadi, lai Krieviju pārveidotu par globālu intelektuālo un tehnoloģisko centru, un to nevar izdarīt bez nopietnām izglītības kvalitātes izmaiņām. Zinātniski tehnoloģiskam izrāvienam ir jāatgriežas izglītības sistēmā (gan skolā, gan augstskolā) sistemātiski uzskati par pasaules ainu, zinātnes fundamentālismu un ideoloģisko integritāti.
Kas attiecas uz pašreizējo stagnāciju kosmosa nozarē, tas nav biedējoši. Fiziskie principi, uz kuriem balstās modernās kosmosa tehnoloģijas, parasto satelītpakalpojumu nozarē būs pieprasīti ilgu laiku. Atcerēsimies, ka cilvēce buru izmantoja 5,5 tūkstošus gadu, un tvaika laikmets ilga gandrīz 200 gadus, un tikai divdesmitajā gadsimtā pasaule sāka strauji mainīties, jo notika kārtējā zinātniski tehnoloģiskā revolūcija, kas uzsāka inovācijas un tehnoloģisko struktūru maiņa, kas galu galā mainījās un pasaules ekonomika un politika. Galvenais ir atrasties pie šo izmaiņu pirmsākumiem.

Krievija bija un tagad paliek līdere kodolenerģijas kosmosa jomā. Tādām organizācijām kā RSC Energia un Roscosmos ir pieredze ar kodolenerģijas avotu aprīkotu kosmosa kuģu projektēšanā, būvniecībā, palaišanā un ekspluatācijā. Kodoldzinējs ļauj ekspluatēt lidmašīnas daudzus gadus, ievērojami palielinot to praktisko piemērotību.

Vēsturiskā hronika

Tajā pašā laikā, lai nogādātu izpētes transportlīdzekli Saules sistēmas tālo planētu orbītās, ir jāpalielina šādas kodoliekārtas resursi līdz 5-7 gadiem. Ir pierādīts, ka komplekss ar kodolpiedziņas sistēmu ar jaudu aptuveni 1 MW kā daļa no pētniecības kosmosa kuģa ļaus 5-7 gadu laikā paātrināt attālāko planētu mākslīgo pavadoņu, planētu roveru nogādāšanu uz zemes virsmas. šo planētu dabiskie pavadoņi un augsnes nogādāšana uz Zemi no komētām, asteroīdiem, dzīvsudraba un Jupitera un Saturna pavadoņiem.

Atkārtoti lietojams velkonis (MB)

Viens no svarīgākajiem veidiem, kā palielināt transporta operāciju efektivitāti kosmosā, ir transporta sistēmas elementu atkārtota izmantošana. Kosmosa kuģu kodoldzinējs ar jaudu vismaz 500 kW ļauj izveidot atkārtoti lietojamu velkoņu un tādējādi ievērojami palielināt vairāku posmu kosmosa transporta sistēmas efektivitāti. Šāda sistēma ir īpaši noderīga lielu ikgadējo kravu plūsmu nodrošināšanas programmā. Kā piemēru varētu minēt Mēness izpētes programmu ar pastāvīgi paplašināmas apdzīvojamās bāzes un eksperimentālo tehnoloģisko un ražošanas kompleksu izveidi un uzturēšanu.

Kravu apgrozījuma aprēķins

Saskaņā ar RSC Energia projektēšanas pētījumiem bāzes būvniecības laikā uz Mēness virsmu jānogādā aptuveni 10 tonnas smagi moduļi, bet uz Mēness orbītu - līdz 30 tonnām. Kopējā kravu plūsma no Zemes būvniecības laikā apdzīvojama Mēness bāze un apmeklēta Mēness bāze orbitālā stacija tiek lēsta 700-800 tonnu apmērā, un ikgadējā kravu plūsma bāzes funkcionēšanas un attīstības nodrošināšanai ir 400-500 tonnas.

Tomēr kodoldzinēja darbības princips neļauj transportierim pietiekami ātri paātrināties. Sakarā ar ilgo transportēšanas laiku un attiecīgi ievērojamo laiku, ko krava pavada Zemes radiācijas joslās, ne visas kravas var nogādāt, izmantojot kodolvelkoņus. Līdz ar to kravu plūsma, ko var nodrošināt uz kodoldzinēju dzinēju sistēmām, tiek lēsta tikai 100-300 tonnu/gadā.

Ekonomiskā efektivitāte

Kā starporbitālās transporta sistēmas ekonomiskās efektivitātes kritēriju ieteicams izmantot īpatnējo izmaksu vērtību, kas saistītas ar lietderīgās kravas masas vienības (PG) transportēšanu no Zemes virsmas uz mērķa orbītu. RSC Energia ir izstrādājis ekonomisko un matemātisko modeli, kurā ņemtas vērā galvenās transporta sistēmas izmaksu sastāvdaļas:

• izveidot un palaist orbītā velkoņu moduļus;
• strādājošas kodoliekārtas iegādei;
• ekspluatācijas izmaksas, kā arī pētniecības un attīstības izmaksas un iespējamās kapitāla izmaksas.

Izmaksu rādītāji ir atkarīgi no MB optimālajiem parametriem. Izmantojot šo modeli, salīdzinošs ekonomiskā efektivitāte atkārtoti lietojama velkoņa, kas balstīts uz kodoldzinēju piedziņas sistēmu ar jaudu aptuveni 1 MW, un vienreizējās lietošanas velkona, kura pamatā ir uzlabotas šķidrās piedziņas sistēmas, izmantošana programmā, lai nodrošinātu lietderīgās kravas piegādi ar kopējo masu 100 tonnas/gadā no plkst. Zeme uz Mēness orbītu 100 km augstumā. Lietojot vienu un to pašu nesējraķeti, kuras kravnesība ir vienāda ar nesējraķetes Proton-M kravnesību, un divu palaišanas shēmu transporta sistēmas izveidošanai, īpašās izmaksas, kas saistītas ar lietderīgās kravas masas vienības piegādi, izmantojot ar kodolenerģiju darbināmu velkoņu. būs trīs reizes zemāks nekā izmantojot vienreizējās lietošanas velkoņus, kuru pamatā ir raķetes ar DM-3 tipa šķidrajiem dzinējiem.

Secinājums

Efektīva kodolpiedziņa kosmosā veicina risinājumu vides problēmas Zeme, cilvēka lidojums uz Marsu, sistēmas izveide bezvadu enerģijas pārraidei kosmosā, ļoti bīstamu radioaktīvo atkritumu apglabāšanas kosmosā īstenošana no zemes kodolenerģijas ar paaugstinātu drošību, apdzīvojamas Mēness bāzes izveide un Mēness rūpnieciskā attīstība, nodrošinot Zemes aizsardzību no asteroīdu-komētas briesmām.

Skeptiķi apgalvo, ka kodoldzinēja izveide nav būtisks progress zinātnes un tehnikas jomā, bet gan tikai “tvaika katla modernizācija”, kur ogļu un malkas vietā urāns darbojas kā degviela, bet ūdeņradis – kā degviela. darba šķidrums. Vai NRE (nukleārais reaktīvais dzinējs) ir tik bezcerīgs? Mēģināsim to izdomāt.

Pirmās raķetes

Visi cilvēces nopelni tuvās Zemes izpētē kosmoss var droši attiecināt uz ķīmiskajiem reaktīvajiem dzinējiem. Šādu spēka agregātu darbības pamatā ir enerģijas pārveidošana ķīmiskā reakcija sadedzinot degvielu oksidētājā strūklas plūsmas un līdz ar to arī raķetes kinētiskajā enerģijā. Izmantotā degviela ir petroleja, šķidrais ūdeņradis, heptāns (šķidrās degvielas raķešu dzinējiem (LPRE)) un polimerizēts amonija perhlorāta, alumīnija un dzelzs oksīda maisījums (cietās degvielas raķešu dzinējiem (SDRE)).

Ir vispārzināms, ka pirmās uguņošanas raķetes parādījās Ķīnā otrajā gadsimtā pirms mūsu ēras. Viņi pacēlās debesīs, pateicoties pulvera gāzu enerģijai. Būtisku ieguldījumu raķešu tehnoloģiju attīstībā sniedza vācu ieroču kalēja Konrāda Hāsa (1556), poļu ģenerāļa Kazimira Semenoviča (1650) un krievu ģenerālleitnanta Aleksandra Zasjadko teorētiskie pētījumi.

Amerikāņu zinātnieks Roberts Godards saņēma patentu par pirmās šķidrās degvielas raķetes izgudrošanu. Viņa 5 kg smagais un aptuveni 3 m garais aparāts, kas darbojās ar benzīnu un šķidru skābekli, 1926. gadā aizņēma 2,5 sekundes. nolidoja 56 metrus.

Ātruma dzenāšana

Nopietns eksperimentāls darbs pie sērijveida ķīmisko reaktīvo dzinēju radīšanas sākās pagājušā gadsimta 30. gados. Padomju Savienībā V. P. Gluško un F. A. Tsanders pamatoti tiek uzskatīti par raķešu dzinēju būves pionieriem. Ar viņu līdzdalību tika izstrādāti spēka agregāti RD-107 un RD-108, kas nodrošināja PSRS prioritāti kosmosa izpētē un lika pamatu turpmākajai Krievijas vadībai pilotējamās kosmosa izpētes jomā.

Šķidruma-turbīnas dzinēja modernizācijas laikā kļuva skaidrs, ka teorētiskais maksimālais strūklas ātrums nedrīkst pārsniegt 5 km/s. Ar to var pietikt, lai pētītu kosmosu tuvu Zemei, taču lidojumi uz citām planētām un vēl jo vairāk uz zvaigznēm paliks cilvēces sapnis. Rezultātā jau pagājušā gadsimta vidū sāka parādīties projekti alternatīviem (neķīmiskiem) raķešu dzinējiem. Populārākās un perspektīvākās iekārtas bija tās, kas izmanto kodolreakciju enerģiju. Pirmie eksperimentālie kodolieroču kosmosa dzinēju (NRE) paraugi Padomju Savienībā un ASV izturēja testa testus tālajā 1970. gadā. Taču pēc Černobiļas katastrofas, pakļaujoties sabiedrības spiedienam, darbs šajā jomā tika apturēts (PSRS 1988. gadā, ASV - kopš 1994. gada).

Atomelektrostaciju darbība balstās uz tiem pašiem principiem kā termoķīmiskās. Vienīgā atšķirība ir tāda, ka darba šķidruma sildīšanu veic kodoldegvielas sabrukšanas vai saplūšanas enerģija. Šādu dzinēju energoefektivitāte ievērojami pārsniedz ķīmiskos. Piemēram, enerģija, ko var atbrīvot 1 kg labākās degvielas (berilija maisījums ar skābekli), ir 3 × 107 J, savukārt polonija izotopiem Po210 šī vērtība ir 5 × 1011 J.

Kodoldzinējā atbrīvoto enerģiju var izmantot dažādos veidos:

caur sprauslām izdalītā darba šķidruma karsēšana, kā tradicionālajā šķidro propelentu raķešu dzinējā, pēc pārvēršanas elektrībā, jonizējot un paātrinot darba šķidruma daļiņas, radot impulsu tieši ar skaldīšanas vai saplūšanas produktiem tīrs ūdens, taču daudz efektīvāka būs spirta, amonjaka vai šķidrā ūdeņraža lietošana. Atkarībā no agregācijas stāvoklis reaktora degviela, kodolraķešu dzinēji ir sadalīti cietajā, šķidrajā un gāzes fāzē. Visattīstītākais kodolieroču dzinējs ir ar cietās fāzes skaldīšanas reaktoru, par degvielu izmantojot kodolspēkstacijās izmantotos degvielas stieņus (degvielas elementus). Pirmais šāds dzinējs iekšā Amerikāņu projekts Nerva 1966. gadā tika pārbaudīta uz zemes, un tā darbojās apmēram divas stundas.

Dizaina iezīmes

Jebkura kodolenerģijas kosmosa dzinēja pamatā ir reaktors, kas sastāv no serdeņa un berilija atstarotāja, kas atrodas strāvas korpusā. Kodolā notiek degošas vielas, parasti ar U235 izotopiem bagātināta urāna U238 atomu skaldīšana. Lai piešķirtu noteiktas īpašības kodolu sabrukšanas procesam, šeit atrodas arī moderatori - ugunsizturīgais volframs vai molibdēns. Ja moderators ir iekļauts degvielas stieņos, reaktoru sauc par viendabīgu, un, ja tas ir novietots atsevišķi, to sauc par neviendabīgu. Kodoldzinējā ietilpst arī darba šķidruma padeves bloks, vadības ierīces, aizsardzība pret ēnu starojumu un sprausla. Reaktora konstrukcijas elementus un komponentus, kuriem ir liela termiskā slodze, atdzesē darba šķidrums, kas pēc tam ar turbosūkņa agregātu tiek iesūknēts degvielas komplektos. Šeit tas tiek uzkarsēts līdz gandrīz 3000˚C. Plūst caur sprauslu, darba šķidrums rada strūklas vilci.

Tipiskas reaktora vadības ierīces ir vadības stieņi un pagrieziena galdiņi, kas izgatavoti no neitronus absorbējošas vielas (bora vai kadmija). Stieņi tiek ievietoti tieši kodolā vai īpašās atstarotāju nišās, un rotācijas cilindri ir novietoti reaktora perifērijā. Kustinot stieņus vai griežot bungas, tiek mainīts skaldāmo kodolu skaits laika vienībā, regulējot reaktora enerģijas izdalīšanas līmeni un līdz ar to arī tā siltumjaudu.

Lai samazinātu neitronu un gamma starojuma intensitāti, kas ir bīstams visam dzīvajam, enerģētikā tiek izvietoti primārie reaktora aizsardzības elementi.

Paaugstināta efektivitāte

Šķidrās fāzes kodoldzinējs pēc darbības principa un konstrukcijas ir līdzīgs cietās fāzes dzinējam, taču degvielas šķidrais stāvoklis ļauj paaugstināt reakcijas temperatūru un līdz ar to arī spēka agregāta vilci. Tātad, ja ķīmiskajām vienībām (šķidro turboreaktīvo dzinēju un cietās degvielas raķešu dzinējiem) maksimālais īpatnējais impulss (strūklas plūsmas ātrums) ir 5420 m/s, cietfāzes kodoldzinējiem un 10 000 m/s ir tālu no robežas, tad šī indikatora vidējā vērtība gāzes fāzes kodoldegvielas dzinējiem ir diapazonā no 30 000 - 50 000 m/s.

Ir divu veidu gāzes fāzes kodoldzinēju projekti:

Atvērtais cikls, kurā kodolreakcija plūst plazmas mākonī no darba šķidruma, ko tur elektromagnētiskais lauks un absorbē visu radīto siltumu. Temperatūra var sasniegt vairākus desmitus tūkstošu grādu. Šajā gadījumā aktīvo reģionu ieskauj karstumizturīga viela (piemēram, kvarcs) - kodollampa, kas brīvi pārraida emitēto enerģiju Otrā tipa iekārtās reakcijas temperatūru ierobežos kušanas temperatūra no kolbas materiāla. Tajā pašā laikā tiek nedaudz samazināta kodolenerģijas kosmosa dzinēja energoefektivitāte (īpatnējais impulss līdz 15 000 m/s), bet tiek paaugstināta efektivitāte un radiācijas drošība.

Praktiskie sasniegumi

Formāli izgudrotājs spēkstacija Amerikāņu zinātnieks un fiziķis Ričards Feinmens tiek uzskatīts par atomenerģijas pionieri. Liela mēroga darbs pie kosmosa kuģu kodoldzinēju izstrādes un izveides Rover programmas ietvaros tika uzsākts Los Alamos pētniecības centrā (ASV) 1955. gadā. Amerikāņu izgudrotāji deva priekšroku iekārtām ar viendabīgu kodolreaktoru. Pirmais eksperimentālais "Kiwi-A" paraugs tika samontēts rūpnīcā kodolcentrā Albukerkā (Ņūmeksika, ASV) un pārbaudīts 1959. gadā. Reaktors tika novietots vertikāli uz statīva ar sprauslu uz augšu. Pārbaužu laikā sakarsēta izlietotā ūdeņraža plūsma tika izlaista tieši atmosfērā. Un, lai gan rektors ar mazu jaudu strādāja tikai aptuveni 5 minūtes, panākumi iedvesmoja izstrādātājus.

Padomju Savienībā spēcīgu stimulu šādiem pētījumiem deva “trīs lielo C” tikšanās, kas notika 1959. gadā Atomenerģijas institūtā - radītājs. atombumba I.V.Kurčatovs, Krievijas kosmonautikas galvenais teorētiķis M.V.Keldišs un padomju raķešu galvenais konstruktors S.P.Korolevs. Atšķirībā no amerikāņu modeļa padomju RD-0410 dzinējam, kas izstrādāts asociācijas Khimavtomatika (Voroņeža) projektēšanas birojā, bija neviendabīgs reaktors. Ugunsdrošības testi notika poligonā pie Semipalatinskas 1978. gadā.

Ir vērts atzīmēt, ka tika izveidots diezgan daudz teorētisko projektu, taču līdz praktiskai īstenošanai lieta nekad nenonāca. Iemesli tam bija daudzu problēmu klātbūtne materiālu zinātnē, kā arī cilvēku un finanšu resursu trūkums.

Piezīmei: svarīgs praktisks sasniegums bija ar kodolenerģiju darbināmu lidmašīnu lidojuma izmēģinājumi. PSRS visdaudzsološākais bija eksperimentālais stratēģiskais bumbvedējs Tu-95LAL, ASV - B-36.

Projekts "Orion" jeb impulsa kodolraķešu dzinēji

Lidojumiem kosmosā impulsa kodoldzinēju 1945. gadā pirmo reizi ierosināja izmantot poļu izcelsmes amerikāņu matemātiķis Staņislavs Ulams. Nākamajā desmitgadē ideju izstrādāja un pilnveidoja T. Teilors un F. Daisons. Būtība ir tāda, ka mazu kodollādiņu enerģija, kas uzspridzināta kādā attālumā no stumšanas platformas raķetes apakšā, piešķir tai lielu paātrinājumu.

1958. gadā uzsāktā projekta Orion laikā bija paredzēts aprīkot raķeti tieši ar tādu dzinēju, kas spēj nogādāt cilvēkus uz Marsa virsmu vai Jupitera orbītu. Apkalpi, kas atrodas priekšgala nodalījumā, no gigantisku paātrinājumu postošās ietekmes pasargātu amortizācijas ierīce. Detalizēta inženiertehniskā darba rezultāts bija liela mēroga kuģa maketa maršēšanas testi, lai pētītu lidojuma stabilitāti (kodollādiņu vietā tika izmantotas parastās sprāgstvielas). Augsto izmaksu dēļ projekts tika slēgts 1965. gadā.

Līdzīgas idejas par “sprādzienbīstamas lidmašīnas” izveidi 1961. gada jūlijā izteica padomju akadēmiķis A. Saharovs. Lai palaistu kuģi orbītā, zinātnieks ierosināja izmantot parastos šķidros turbopropelleru dzinējus.

Alternatīvie projekti

Liels skaits projektu nekad nepārsniedza teorētisko izpēti. Starp tiem bija daudz oriģinālu un ļoti daudzsološu. Tiek apstiprināta ideja par atomelektrostaciju, kuras pamatā ir skaldāmie fragmenti. Dizaina iezīmes un šī dzinēja konstrukcija ļauj iztikt bez darba šķidruma vispār. Strūklas strūklu, kas nodrošina nepieciešamos vilces raksturlielumus, veido no izlietotā kodolmateriāla. Reaktors ir balstīts uz rotējošiem diskiem ar subkritisku kodolmasu (atomu skaldīšanas koeficients ir mazāks par vienību). Rotējot diska sektorā, kas atrodas serdenī, tiek iedarbināta ķēdes reakcija un pūšanas augstas enerģijas atomi tiek novirzīti dzinēja sprauslā, veidojot strūklas plūsmu. Saglabātie neskartie atomi piedalīsies reakcijā pie nākamajiem degvielas diska apgriezieniem.

Kodoldzinēju projekti kuģiem, kas veic noteiktus uzdevumus tuvu zemei ​​kosmosa, kuras pamatā ir RTG (radioizotopu termoelektriskie ģeneratori), taču šādas iekārtas nav perspektīvas starpplanētu un vēl jo vairāk starpzvaigžņu lidojumiem.

Dzinējiem, ko darbina kodolsintēze, ir milzīgs potenciāls. Jau pašreizējā zinātnes un tehnikas attīstības stadijā ir diezgan iespējama impulsa instalācija, kurā, tāpat kā Orion projektā, zem raķetes dibena tiks detonēti kodoltermiskie lādiņi. Tomēr daudzi eksperti uzskata kontrolētas kodolsintēzes ieviešanu par tuvākās nākotnes jautājumu.

Kodoldzinēju priekšrocības un trūkumi

Kodoldzinēju kā kosmosa kuģu spēka agregātu izmantošanas neapstrīdamās priekšrocības ir to augstā energoefektivitāte, augsta īpatnējā impulsa un labas vilces veiktspēja (līdz tūkstoš tonnām bezgaisa telpā) un iespaidīgās enerģijas rezerves autonomas darbības laikā. Pašreizējais zinātnes un tehnoloģiju attīstības līmenis ļauj nodrošināt šādas iekārtas salīdzinošu kompaktumu.

Kodoldzinēju galvenais trūkums, kas izraisīja projektēšanas un izpētes darbu ierobežošanu, ir augsta radiācijas bīstamība. Tas jo īpaši attiecas uz zemes ugunsdrošības testiem, kuru rezultātā kopā ar darba šķidrumu atmosfērā var nonākt radioaktīvās gāzes, urāna savienojumi un tā izotopi, kā arī caurlaidīgā starojuma postošā ietekme. Šo pašu iemeslu dēļ ir nepieņemami ar kodoldzinēju aprīkotu kosmosa kuģi palaist tieši no Zemes virsmas.

Tagadne un nākotne

Saskaņā ar Krievijas Zinātņu akadēmijas akadēmiķa, Keldišas centra ģenerāldirektora Anatolija Korotejeva solījumu, tuvākajā laikā Krievijā tiks izveidots principiāli jauna veida kodoldzinējs. Pieejas būtība ir tāda, ka kosmiskā reaktora enerģija tiks novirzīta nevis tieši darba šķidruma sildīšanai un strūklas plūsmas veidošanai, bet gan elektroenerģijas ražošanai. Piedziņas loma instalācijā ir piešķirta plazmas dzinējam, kura īpatnējais vilces spēks ir 20 reizes lielāks nekā mūsdienās pastāvošo ķīmisko strūklu ierīču vilce. Projekta galvenais uzņēmums ir valsts korporācijas Rosatom struktūrvienība AS NIKIET (Maskava).

Pilna mēroga prototipu testi tika veiksmīgi pabeigti jau 2015. gadā, pamatojoties uz NPO Mashinostroeniya (Reutov). Atomelektrostacijas lidojumu izmēģinājumu sākuma datums ir novembris šogad. Svarīgākie elementi un sistēmas būs jāpārbauda, ​​tostarp uz SKS.

Jaunais Krievijas kodoldzinējs darbojas slēgtā ciklā, kas pilnībā novērš radioaktīvo vielu nokļūšanu apkārtējā telpā. Spēkstacijas galveno elementu masas un izmēru raksturlielumi nodrošina tās izmantošanu ar esošajām vietējām Proton un Angara nesējraķetēm.

Esiet uzmanīgi, jo ir daudz burtu.

Līdz 2025. gadam Krievijā plānots izveidot kosmosa kuģa ar kodolieroču sistēmu (AES) lidojuma prototipu. Attiecīgais darbs ir iekļauts Federālās kosmosa programmas projektā 2016.–2025. gadam (FKP-25), ko Roscosmos nosūtījis apstiprināšanai ministrijām.

Plānojot liela mēroga starpplanētu ekspedīcijas, kodolenerģijas sistēmas tiek uzskatītas par galvenajiem daudzsološajiem enerģijas avotiem kosmosā. Nākotnē atomelektrostacija, kuru pašlaik veido Rosatom uzņēmumi, spēs nodrošināt megavatu jaudu kosmosā.

Visi darbi pie atomelektrostacijas izveides norit atbilstoši plānotajiem termiņiem. Ar lielu pārliecību varam teikt, ka darbi tiks pabeigti laikā, kā to paredz mērķprogramma,” stāsta valsts korporācijas Rosatom komunikāciju daļas projektu vadītājs Andrejs Ivanovs.

Nesen projektā ir pabeigti divi nozīmīgi posmi: izveidots unikāls degvielas elementa dizains, kas nodrošina darbību augstas temperatūras, lielu temperatūras gradientu un lielas devas starojuma apstākļos. Sekmīgi noslēgušās arī topošā kosmosa energobloka reaktora tvertnes tehnoloģiskās pārbaudes. Šo pārbaužu ietvaros ķermenis tika pakļauts lieko spiedienu un veica 3D mērījumus parastā metāla, gredzena laukumos metinātais savienojums un koniska pāreja.

Darbības princips. Radīšanas vēsture.

AR kodolreaktors Kosmosa lietojumos nav būtisku grūtību. Laika posmā no 1962. līdz 1993. gadam mūsu valsts uzkrāja lielu pieredzi līdzīgu iekārtu ražošanā. Līdzīgs darbs tika veikts ASV. Kopš 60. gadu sākuma pasaulē ir izstrādāti vairāku veidu elektropiedziņas dzinēji: jonu, stacionārā plazma, anoda slāņa dzinējs, impulsa plazmas dzinējs, magnetoplazma, magnetoplazmodinamiskais.

Pagājušajā gadsimtā PSRS un ASV aktīvi tika izveidots darbs pie kosmosa kuģu kodoldzinēju izveides: amerikāņi projektu slēdza 1994. gadā, PSRS - 1988. gadā. Darbu slēgšanu lielā mērā veicināja Černobiļas katastrofa, kas negatīvi ietekmēja sabiedriskā doma attiecībā uz kodolenerģijas izmantošanu. Turklāt kodoliekārtu izmēģinājumi kosmosā ne vienmēr noritēja, kā plānots: 1978. gadā padomju satelīts Kosmos-954 iekļuva atmosfērā un sadalījās, izkliedējot tūkstošiem radioaktīvo fragmentu 100 tūkstošu kvadrātmetru platībā. km Kanādas ziemeļrietumos. Padomju Savienība Kanādai izmaksāja naudas kompensāciju vairāk nekā 10 miljonu dolāru apmērā.

1988. gada maijā divas organizācijas - Amerikas zinātnieku federācija un padomju zinātnieku komiteja mieram pret kodoldraudiem- izteica kopīgu priekšlikumu aizliegt kodolenerģijas izmantošanu kosmosā. Šis priekšlikums nesaņēma nekādas formālas sekas, taču kopš tā laika neviena valsts nav palaidusi kosmosa kuģi ar atomelektrostacijām.

Projekta lielās priekšrocības ir praktiski svarīgas ekspluatācijas īpašības - ilgs kalpošanas laiks (10 gadi ekspluatācijā), ievērojams kapitālā remonta intervāls un ilgs darbības laiks uz viena slēdža.

2010. gadā tika formulēti projekta tehniskie priekšlikumi. Dizains sākās šogad.

Atomelektrostacijā ir trīs galvenās iekārtas: 1) reaktora iekārta ar darba šķidrumu un palīgierīcēm (siltummainis-rekuperators un turboģenerators-kompresors); 2) elektrisko raķešu piedziņas sistēma; 3) ledusskapis-emiters.

Reaktors.

AR fiziskais punktsŠis ir kompakts ar gāzi dzesēts ātro neitronu reaktors.
Izmantotā degviela ir urāna savienojums (dioksīds vai karbonitrīds), taču, tā kā konstrukcijai jābūt ļoti kompaktai, urānam ir lielāks bagātinājums ar izotopu 235 nekā degvielas stieņos tradicionālajās (civilajās) atomelektrostacijās, iespējams, virs 20%. Un to apvalks ir monokristālisks ugunsizturīgu metālu sakausējums, kura pamatā ir molibdēns.

Šai degvielai būs jādarbojas ļoti augstā temperatūrā. Tāpēc bija jāizvēlas materiāli, kas varētu saturēt negatīvie faktori, kas saistīti ar temperatūru, un tajā pašā laikā ļauj degvielai pildīt savu galveno funkciju - sildīt gāzes dzesēšanas šķidrumu, ar kura palīdzību tiks ražota elektrība.

Ledusskapis.

Gāzes dzesēšana kodoliekārtas darbības laikā ir absolūti nepieciešama. Kā novadīt siltumu kosmoss? Vienīgā iespēja ir dzesēšana ar starojumu. Apsildāmā virsma tukšumā atdziest, izstarojot elektromagnētiskos viļņus plašā diapazonā, ieskaitot redzamo gaismu. Projekta unikalitāte ir īpaša dzesēšanas šķidruma - hēlija-ksenona maisījuma - izmantošana. Uzstādīšana nodrošina augstu efektivitāti.

Dzinējs.

Jonu dzinēja darbības princips ir šāds. Gāzizlādes kamerā tiek izveidota retināta plazma, izmantojot anodus un katoda bloku, kas atrodas magnētiskajā laukā. No tā darba šķidruma (ksenona vai citas vielas) jonus “izvelk” emisijas elektrods un paātrina spraugā starp to un paātrinājuma elektrodu.

Plāna īstenošanai laikā no 2010. līdz 2018. gadam tika solīti 17 miljardi rubļu. No šiem līdzekļiem 7,245 miljardi rubļu bija paredzēti valsts korporācijai Rosatom pašai reaktora izveidei. Vēl 3,955 miljardi - FSUE "Keldysh Center" kodolenerģijas vilces stacijas izveidei. Vēl 5,8 miljardi rubļu nonāks RSC Energia, kur tajā pašā laika posmā būs jāizveido visa transporta un enerģijas moduļa darba izskats.

Saskaņā ar plāniem līdz 2017. gada beigām tiks sagatavota kodolenerģijas piedziņas sistēma, lai pabeigtu transporta un enerģijas moduli (starpplanētu pārneses moduli). Līdz 2018. gada beigām atomelektrostacija tiks sagatavota lidojuma izmēģinājumiem. Projekts tiek finansēts no federālā budžeta.

Nav noslēpums, ka darbs pie kodolraķešu dzinēju izveides sākās ASV un PSRS pagājušā gadsimta 60. gados. Cik tālu viņi ir tikuši? Un ar kādām problēmām jūs saskārāties ceļā?

Anatolijs Korotejevs: Patiešām, darbs pie kodolenerģijas izmantošanas kosmosā tika uzsākts un aktīvi tika veikts šeit un ASV 1960.-70. gados.

Sākotnēji tika izvirzīts uzdevums izveidot raķešu dzinējus, kas degvielas un oksidētāja sadegšanas ķīmiskās enerģijas vietā izmantotu ūdeņraža uzsildīšanu līdz aptuveni 3000 grādu temperatūrai. Bet izrādījās, ka tik tiešs ceļš joprojām bija neefektīvs. Mēs uz īsu brīdi iegūstam lielu vilci, bet tajā pašā laikā izdalām strūklu, kas reaktora nenormālas darbības gadījumā var izrādīties radioaktīvi piesārņota.

Zināma pieredze bija uzkrāta, taču ne mēs, ne amerikāņi nespējām izveidot uzticamus dzinējus. Viņi strādāja, bet ne pietiekami, jo ūdeņradis tika uzkarsēts līdz 3000 grādiem kodolreaktors- nopietns uzdevums. Turklāt šādu dzinēju zemes testu laikā radās vides problēmas, jo atmosfērā tika izlaistas radioaktīvās strūklas. Vairs nav noslēpums, ka šāds darbs tika veikts uz īpaši sagatavota kodolizmēģinājumi Semipalatinskas izmēģinājumu poligons, kas palika Kazahstānā.

Tas ir, divi parametri izrādījās kritiski - ekstremāla temperatūra un radiācijas emisijas?

Anatolijs Korotejevs: Kopumā jā. Šo un dažu citu iemeslu dēļ darbs mūsu valstī un ASV tika pārtraukts vai apturēts - to var vērtēt dažādi. Un atsākt tos tādā, es teiktu, kaklā manierē, lai uztaisītu kodoldzinēju ar visiem jau pieminētajiem trūkumiem, mums šķita nesaprātīgi. Mēs piedāvājām pavisam citu pieeju. Tas atšķiras no vecā tāpat kā hibrīdauto no parastā. Parastā automašīnā dzinējs griež riteņus, bet hibrīdautomobiļos no dzinēja rodas elektrība, un šī elektrība griež riteņus. Tas ir, tiek veidota kaut kāda starpelektrostacija.

Tāpēc mēs piedāvājām shēmu, kurā kosmiskais reaktors nesilda no tā izmesto strūklu, bet gan ģenerē elektrību. Karstā gāze no reaktora griež turbīnu, turbīna griež elektrisko ģeneratoru un kompresoru, kas cirkulē darba šķidrumu slēgtā kontūrā. Ģenerators ražo elektroenerģiju plazmas dzinējam ar īpatnējo vilci, kas ir 20 reizes lielāka nekā ķīmiskajiem analogiem.

Viltīga shēma. Būtībā šī ir mini atomelektrostacija kosmosā. Un kādas ir tā priekšrocības salīdzinājumā ar reaktīvo kodoldzinēju?

Anatolijs Korotejevs: Galvenais, lai strūkla, kas izplūst no jaunā dzinēja, nebūtu radioaktīva, jo caur reaktoru iet pavisam cits darba šķidrums, kas atrodas slēgtā ķēdē.

Turklāt, izmantojot šo shēmu, mums nav jāuzsilda ūdeņradis līdz pārmērīgām vērtībām: reaktorā cirkulē inerts darba šķidrums, kas uzsilst līdz 1500 grādiem. Mēs paši sev padarām lietas patiešām vieglas. Un rezultātā mēs palielināsim īpatnējo vilci nevis divas reizes, bet 20 reizes, salīdzinot ar ķīmiskajiem dzinējiem.

Svarīga ir arī cita lieta: nav nepieciešamas sarežģītas pilna mēroga pārbaudes, kurām nepieciešama bijušās Semipalatinskas izmēģinājumu poligona infrastruktūra, jo īpaši izmēģinājumu stenda bāze, kas paliek Kurčatovas pilsētā.

Mūsu gadījumā visus nepieciešamos testus var veikt Krievijas teritorijā, neielaižot garās starptautiskās sarunās par kodolenerģijas izmantošanu ārpus savas valsts robežām.

Vai līdzīgs darbs pašlaik notiek arī citās valstīs?

Anatolijs Korotejevs: Man bija tikšanās ar NASA vadītāja vietnieku, mēs apspriedām jautājumus, kas saistīti ar atgriešanos darbā pie kodolenerģijas kosmosā, un viņš teica, ka amerikāņi par to izrāda lielu interesi.

Pilnīgi iespējams, ka Ķīna var reaģēt ar aktīvu rīcību no savas puses, tāpēc jāstrādā ātri. Un ne jau tāpēc, lai būtu kādam pussolīti priekšā.

Mums ir jāstrādā ātri, pirmkārt, lai mēs izskatītos pieklājīgi topošajā starptautiskajā sadarbībā, un de facto tā veidojas.

Neizslēdzu, ka tuvākajā laikā var tikt uzsākta starptautiska programma kosmosa atomelektrostacijai, kas līdzīga pašlaik īstenotajai kontrolētajai kodoltermiskās kodolsintēzes programmai.