U Rusiji je započeo razvoj nuklearne elektrane klase megavata za svemirsku tehnologiju nove generacije. Zadatak je povjeren istraživačkom centru Keldysh. Anatolij KOROTEEV, direktor Centra, predsjednik Ruske akademije kosmonautike Tsiolkovsky, kaže za Interfax-AVN o važnosti ovog projekta za rusku kosmonautiku i njegovom značaju, piše Rewer.net.
- Anatolij Sazonovič, razvoj nuklearne elektrane postao je prioritetni cilj, za čije će se postizanje koncentrirati znatna sredstva. Je li ovo zaista projekt o kojem ovisi budućnost astronautike?
- Upravo. Pogledajmo šta astronautika danas radi. Vidjet ćemo takva područja kao što su satelitska komunikacija, visokoprecizna svemirska navigacija, daljinsko mjerenje Zemlje - odnosno sve što se odnosi na informacijsku podršku. Drugi smjer je rješavanje pitanja koja se odnose na proširenje našeg znanja o svemiru izvan granica svemira u blizini zemlje. Konačno, kosmonautika, kako kod nas, tako i u drugim zemljama, radi na rješavanju određenog raspona odbrambenih zadataka. To su uobičajeno tri skupa zadataka u svemirskim aktivnostima danas. Za njihovo rješavanje koriste se provjereni, provjereni transportni sistemi.
Ako pogledamo ono što sutra očekujemo od astronautike, tada se uz poboljšanje niza zadataka koji se već rješavaju postavljaju i pitanja razvoja proizvodnih tehnologija u svemiru. Govorimo i o ekspedicijama na Mjesec i Mars. I ne o posjetama ekspedicijama, što je bila američka ekspedicija na Mjesec, već o dugom boravku na drugim planetama kako biste mogli posvetiti dovoljno vremena njihovom proučavanju.
Osim toga, postavljaju se pitanja o mogućem napajanju Zemlje iz svemira, o borbi protiv opasnosti komete asteroida. Svi ti zadaci potpuno su drugačijeg redoslijeda od današnjih. Dakle, ako razmislimo o tome kako ovaj kompleks zadataka osigurava transportna i energetska struktura, vidjet ćemo da postoji ozbiljna potreba za povećanjem opskrbe energijom naših svemirskih letjelica i učinkovitosti motora.
Danas imamo neekonomična vozila. Zamislite, na svakih 100 tona koje lete sa Zemlje 3% se u najboljem slučaju pretvori u teret. Ovo je za sve moderne rakete. Sve ostalo se baca kao izgorelo gorivo.
Što se tiče dugoročnih zadataka, izuzetno je važno da se svemirom krećemo dovoljno ekonomično. Ovdje postoji koncept specifičnog potiska, koji karakterizira učinkovitost motora. Ovo je omjer potiska koji stvara i masene potrošnje goriva. Ako uzmemo prvu njemačku raketu FAU-2, tada je njen specifični potisak u starim mjernim jedinicama bio 220 sekundi. Danas najbolji pogonsko-energetski sistem, koji koristi vodik s kisikom, daje specifičan potisak do 450 sekundi. Odnosno, 60-70 godina rada najboljih umova svijeta povećalo je specifični potisak tradicionalnih raketnih motora samo dva puta.
Je li moguće povećati ovaj pokazatelj nekoliko puta ili po redoslijedu veličina? Ispostavilo se da postoji. Na primjer, koristeći nuklearne motore, mogli bismo povećati specifični potisak na oko 900 sekundi, odnosno još dva puta. Koristeći ionizirani radni fluid za ubrzanje, mogli su doseći vrijednosti od 9000-10000 sekundi, to jest, povećali bi specifični potisak 20 puta. A to je već djelomično postignuto danas: na satelitima s malim potiskom koriste se plazma motori koji daju specifičan potisak reda veličine 1600 sekundi. Međutim, takvim uređajima i dalje je potrebno dovoljno električne energije. Ako ne uzmete u obzir potpuno jedinstvenu strukturu - Međunarodnu svemirsku stanicu, gdje je nivo električne energije oko 100 kW, tada danas najmoćniji sateliti imaju nivo električne energije od samo 20-30 kW. Veoma je teško riješiti niz zadataka ako ostanemo na ovom nivou.
- Odnosno, potreban vam je kvalitativni skok?
- Da. Astronautika danas doživljava stanje blisko onom u kojem se avijacija našla nakon Drugog svjetskog rata, kada je postalo jasno da više nije moguće povećavati brzinu s klipnim motorima, nemoguće je ozbiljno povećati domet, i općenito imati ekonomski isplativo vazduhoplovstvo. Zatim je, kao što se sjećate, došlo do skoka u vazduhoplovstvu, pa su sa klipnih motora prešli na mlazne. Otprilike ista situacija je sada u svemirskoj tehnologiji. Nedostaje nam energetske izvrsnosti za rješavanje ozbiljnih izazova.
Usput, to je postalo jasno ne danas. Već 60 -ih i 70 -ih godina, kako kod nas, tako i u Sjedinjenim Državama, počeli su radovi na korištenju nuklearne energije u svemiru. U početku je postavljen zadatak stvaranja raketnih motora koji bi umjesto kemijske energije sagorijevanja goriva i oksidansa koristili zagrijavanje vodika do temperature od oko 3000 stupnjeva. No pokazalo se da je takav direktan put još uvijek neučinkovit. Na kratko primamo veliki potisak, ali u isto vrijeme izbacujemo mlaz za koji se u slučaju abnormalnog rada reaktora može pokazati da je radioaktivno zagađen.
Uprkos ogromnoj količini posla koji je 60 -ih i 70 -ih godina obavljen u SSSR -u i SAD -u, ni mi ni Amerikanci u to vrijeme nismo uspjeli stvoriti pouzdane radne motore. Radili su, ali ne mnogo, jer je zagrijavanje vodika do 3000 tisuća stupnjeva u nuklearnom reaktoru ozbiljan zadatak.
Problemi sa okolinom su postojali i tokom zemaljskih ispitivanja motora, jer su radioaktivni mlazovi bačeni u atmosferu. U SSSR -u je ovaj rad obavljen na poligonu Semipalatinsk posebno pripremljenom za nuklearne probe, koji je ostao u Kazahstanu.
Pa ipak, u smislu korištenja nuklearne energije za napajanje svemirskih letjelica, SSSR je tih godina napravio vrlo ozbiljan korak. Proizvedena su 32 satelita. Korištenjem nuklearne energije na uređajima bilo je moguće dobiti električnu energiju za red veličine veću nego iz solarne energije.
Nakon toga su SSSR i SAD, iz različitih razloga, na neko vrijeme prekinuli ovaj rad. Danas je jasno da se moraju obnoviti. No, činilo nam se nerazumnim nastaviti na ovakav frontalni način kako bismo napravili nuklearni motor, koji ima gore navedene nedostatke, pa smo predložili potpuno drugačiji pristup.
- A koja je temeljna razlika između novog pristupa?
„Ovaj pristup se razlikovao od starog na isti način na koji se hibridni automobil razlikuje od konvencionalnog automobila. U konvencionalnim automobilima motor okreće kotače, dok se u hibridnim automobilima električna energija stvara iz motora, a ta električna energija okreće kotače. Odnosno, stvara se neka vrsta posredne elektrane.
Na isti način, predložili smo shemu u kojoj svemirski reaktor ne zagrijava mlaz koji je iz njega izbačen, već proizvodi električnu energiju. Vrući plin iz reaktora okreće turbinu, turbina okreće električni generator i kompresor, koji cirkulira radnu tekućinu u zatvorenoj petlji. Generator proizvodi električnu energiju za plazma motor sa specifičnim potiskom 20 puta većim od onog kod kemijskih motora.
Koje su glavne prednosti ovog pristupa. Prvo, nema potrebe za poligonom Semipalatinsk. Možemo provesti sva ispitivanja na teritoriju Rusije bez uključivanja u bilo kakve duge teške međunarodne pregovore o upotrebi nuklearne energije izvan države. Drugo, mlaz koji napušta motor neće biti radioaktivan, jer potpuno druga radna tekućina prolazi kroz reaktor, koji je u zatvorenoj petlji. Osim toga, u ovoj shemi ne moramo zagrijavati vodik, ovdje u reaktoru cirkulira inertna radna tekućina koja se zagrijava do 1500 stupnjeva. Ozbiljno pojednostavljujemo svoj zadatak. Konačno, na kraju ćemo povećati specifični potisak ne dva puta, već 20 puta u usporedbi s kemijskim motorima.
- Možete li navesti vrijeme početka projekta?
- Projekat uključuje sljedeće faze: 2010. godine - početak rada; 2012. godine - završetak nacrta projekta i detaljno računarsko modeliranje toka rada; 2015. godine - stvaranje pogonskog sistema nuklearne energije; 2018. - stvaranje transportnog modula pomoću ovog pogonskog sistema kako bi se sistem pripremio za let iste godine.
Inače, faza računarskog modeliranja ranije nije bila tipična za stvorene proizvode svemirske tehnologije, ali je danas apsolutno neophodna. Na primjeru najnovijih motora, koji su razvijeni u Rusiji, Francuskoj i SAD -u, postalo je jasno da je klasična stara metoda, kada je napravljen veliki broj prototipova za testiranje, zastarjela.
Danas, kada su mogućnosti računalne tehnologije vrlo visoke, posebno s pojavom superračunala, možemo pružiti fizičko i matematičko modeliranje procesa, stvoriti virtualni motor, odigrati moguće situacije, vidjeti gdje su zamke, pa tek nakon toga otići na stvoriti motor, kako kažu "u hardveru".
Evo dobrog primjera. Vjerojatno ste čuli za motor RD -180 za raketu Atlas kreiran za Amerikance u Projektnom birou Energomash. Umjesto 25-30 primjeraka, koji su obično potrošeni na testiranje motora, bilo je potrebno samo 8, a RD-180 je odmah oživio. Zato što su se programeri potrudili da sve ovo “odigraju” na računarima.
- Koja je cijena izdanja?
- Danas je za cijeli projekt, uključujući i 2018. godinu, prijavljeno 17 milijardi rubalja. Neposredno za 2010. godinu izdvojeno je 500 miliona rubalja, uključujući 430 miliona rubalja - za Rosatom i 70 miliona rubalja - za Roskosmos.
Naravno, voljeli bismo vjerovati da će, ako vodstvo zemlje kaže da je ovo prioritetno područje, a novac dodijeljen, biti dano.
Deklarirani iznos je manji nego što bismo željeli, ali mislim da je to dovoljno za naredne godine i da se s ovim novcem može izvesti veliki broj radova.
Naš institut imenovan je za šefa nuklearne elektrane, transportni modul će, najvjerojatnije, izraditi raketno -svemirska korporacija Energia.
Općenito, projekt se temelji na suradnji, koju čine uglavnom poduzeća Rosatoma, koja bi trebala napraviti reaktor, i Roskosmosa, koji će proizvoditi turbokompresore, generatore i same motore.
Naravno, rad će koristiti naučne temelje nastale prethodnih godina. Na primjer, razvoj reaktora temelji se na velikom broju odluka koje su prethodno donesene o nuklearnom motoru. Saradnja je ista. Ovo je Podolski naučnoistraživački tehnološki institut, Kurčatov centar, Obninski institut za fiziku i energetiku. Centar Keldysh, Projektni biro za hemijsko inženjerstvo i Voronješki biro za hemijsku automatizaciju učinili su mnogo u zatvorenoj petlji. Ovo iskustvo ćemo u potpunosti iskoristiti prilikom stvaranja turbopunjača. Za generator povezujemo Institut za elektromehaniku, koji ima iskustvo u stvaranju letećih generatora.
Jednom riječju, postoje značajni temelji, posao ne počinje od nule.
- Može li Rusija u ovom poslu prestići druge zemlje?
- Ovo ne isključujem. Imao sam sastanak sa zamjenikom šefa NASA -e, razgovarali smo o pitanjima vezanim za povratak na nuklearnu energiju u svemiru, a on je rekao da Amerikanci pokazuju veliko zanimanje za ovo pitanje. Po njegovom mišljenju, ne može se isključiti mogućnost ubrzanja rada u ovom smjeru na Zapadu.
Ne isključujem da Kina može odgovoriti aktivnim akcijama sa svoje strane, pa moramo brzo raditi. I ne samo zato da bi nekoga prešli za pola koraka. Moramo raditi brzo, prije svega, kako bismo u novonastaloj međunarodnoj saradnji, koja se de facto danas formira, izgledali dostojno. Da bi nas oni tamo odveli, a ne da preuzmu ulogu ljudi koji bi trebali napraviti farme metala, već da bi odnos prema nama bio isti kakav je bio, na primjer, 90 -ih. Tada je veliki skup radova na nuklearnim izvorima u svemiru deklasificiran. Kada su ova djela postala poznata Amerikancima, dali su im vrlo visoke ocjene. Do te mjere da su sa nama izrađeni zajednički programi.
U principu, moguće je da će postojati međunarodni program za nuklearnu elektranu, sličan tekućem programu saradnje u oblasti kontrolirane termonuklearne fuzije.
- Anatolij Sazonovič, 2011. svijet će proslaviti godišnjicu prvog leta s posadom u svemir. Ovo je dobar razlog da se podsjetimo na dostignuća naše zemlje u svemiru.
- Mislim da da. Uostalom, to nije bio samo prvi let s posadom u svemir. Let je postao moguć zahvaljujući rješavanju vrlo širokog spektra naučnih, tehničkih i medicinskih pitanja. Prvi put je čovjek odletio u svemir i vratio se na Zemlju, prvi put je dokazano da sistem toplinske zaštite radi normalno. Let je imao veliki međunarodni uticaj. Ne zaboravimo da je od završetka najtežeg rata u zemlji prošlo samo 16 godina. I sada se pokazalo da je zemlja koja je izgubila više od 20 miliona ljudi i pretrpjela kolosalno uništenje sposobna ne samo učiniti nešto na najvišem svjetskom nivou, nego čak i prestići cijeli svijet za određeni period. Bila je to izuzetno važna demonstracija koja je podigla autoritet zemlje i ponos naroda.
U mom životu dogodila su se dva događaja slične važnosti. Ovo je Dan pobjede i susret Jurija Gagarina, koje sam lično vidio. Dana 9. maja 1945. cijela je Moskva, od Crvenog trga do periferije, izašla slaviti na ulice. Zaista je to bio spontani impuls, a isti impresivan impuls bio je u aprilu 1961. kada je Gagarin letio.
Međunarodni značaj poluvjekovne godišnjice prvog leta mora se ojačati. Potrebno je naglasiti i podsjetiti društvo na ulogu naše zemlje u istraživanju svemira. Nažalost, u posljednjih 20 godina to ne radimo često. Otvorite li Internet, vidjet ćete ogromnu količinu materijala vezanog, na primjer, za američku ekspediciju na Mjesec, ali nema previše materijala vezanog za let Gagarin. Ako razgovarate sa sadašnjim školarcima, ne znam čije ime oni bolje znaju, Armstrong ili Gagarin. Stoga smatram apsolutno ispravnom donijeti odluku o proslavi 50. godišnjice prvog svemirskog leta s ljudskom posadom na državnom nivou i dati joj međunarodni zvuk.
Ruska akademija kosmonautike Tsiolkovsky će za ovaj događaj dodijeliti medalju koja će se dodijeliti ljudima koji su bili uključeni u prvi let ili su dali dovoljan doprinos razvoju astronautike. Osim toga, spremamo se za održavanje velike međunarodne konferencije na kojoj se planira razgovarati sa stranim i ruskim partnerima o onim karakteristikama istraživanja svemira koje su karakteristične za sadašnju fazu. Ovdje postoji mnogo teških pitanja.
Ako danas zaustavimo stotinu ljudi na ulici i upitamo koji od kosmonauta sada leti u svemiru, ne daj Bože, ako nam se jave tri ili četiri osobe, a ja u to nisam uvjeren. A ako postavimo pitanje, šta astronauti rade na stanici, onda još manje. Mislim da je promocija stvarnog svemirskog života, letovi s posadom izuzetno važna i da se to ne radi dovoljno. Na televiziji ima mnogo glupih materijala, kada se neko sastao sa vanzemaljcima, ili kako su vanzemaljci nekoga odveli.
Ponavljam, pedeseta godišnjica prvog svemirskog leta s ljudskom posadom zaista je epohalni događaj, mora se obilježiti na najdostojanstveniji način, kako u našoj zemlji, tako i na međunarodnom nivou. I naravno da će naš institut direktno učestvovati u tome, on koji je bio u vezi sa ovim letom i učestvovao je u njemu. Brojni naši zaposlenici tog razdoblja dobili su državne nagrade za rješavanje posebno letačkih problema. Na primjer, zamjenik direktora tadašnjeg instituta, akademik Georgy Petrov, dobio je titulu heroja socijalističkog rada za razvoj metoda toplinske zaštite broda prilikom silaska s orbite. Naravno, pokušat ćemo dostojno obilježiti ovaj događaj.
