Российские учёные создали первый в мире космический ядерный двигатель
Завершены наземные испытания силовой установки для межпланетных полетов
18 декабря 2020 , 16:37 Источник: shurigin.livejournal.com
Одна из главных мировых космических новостей странным образом осталась вне фокуса общественного внимания. А она, между тем, имеет, без всякой натяжки, планетарное значение. 11 декабря «Роскосмос» заключил контракт стоимостью 4,2 миллиарда рублей на разработку аванпроекта космического ядерного буксира «Нуклон» для полетов к Луне, Юпитеру и Венере.
И сделано это было после того, как были завершены работы и наземные испытания первого в мире космического ядерного двигателя. Об этом было ранее сообщено в акте приёмки, размещённом на сайте госзакупок. В документе сказано, что «работы выполнены в полном объёме, результаты соответствуют требованиям технического задания. Были выявлены закономерности функционирования элементов и узлов перспективных систем отвода тепла ЯЭДУ мегаваттного класса в наземных условиях, максимально приближенных к условиям космического пространства».
Что значат эти сухие строки?
Много лет ядерная энергодвигательная установка мегаваттного класса (ЯЭДУ) — перспективный двигатель для космических аппаратов — считалась аббревиатурой из области научной фантастики, фигурирующей в романах про отдалённое будущее. С помощью ЯЭДУ космолёты совершали перелёты по солнечной системе. Именно ядерный двигатель позволит совершать межпланетные полёты в несколько раз быстрее, чем сейчас. Тот же полёт на Марс на тяге ядерно-ионных двигателей займёт уже не месяцы, а лишь несколько недель. Но главное, что с его появлением будет преодолено «проклятие» химических двигателей — необходимость транспортировки многих сотен тонн горючего и окислителя, делающих космические корабли для дальнего космоса настоящими техническими одноразовыми мастодонтами.
Ядерный двигатель почти полностью снимает эту проблему. Принцип его работы заключается в том, что компактный ядерный реактор вырабатывает тепловую энергию, которая с помощью турбины преобразуется в электрическую. Она в свою очередь нужна для того, чтобы питать энергией ионные электрореактивные двигатели и оборудование корабля. Всего одной загрузки реактора — несколько сотен килограммов ядерного топлива — хватит на несколько полётов на Марс и обратно.
И вот теперь этот двигатель создан! И создан в России, русскими учёными и инженерами! Фактически с созданием этой технологии цивилизация перешла на новую ступень своего развития.
Эра освоения солнечной системы непосредственно людьми
Попытки создать такой двигатель велись с середины прошлого века многими странами. Наиболее продвинулись в этом направлении СССР и США. Но американцы так и не смогли решить главную проблему ядерного двигателя — создать систему охлаждения в космическом безвоздушном пространстве, и работы в итоге свернули. В СССР, наоборот, был проведён целый ряд исследований и испытаний, в результате чего была разработана принципиально новая схема отвода тепла.
С помощью уникального генератора холодильник-излучатель формирует капельные струйки горячего теплоносителя, который охлаждается на пути к гидросборнику и, собираясь в нём, направляется снова в рабочий контур. Подобная технология не предусматривает использования труб и таким образом облегчает конструкцию системы охлаждения.
К созданию ЯЭДУ наши конструкторы подошли в конце 80-х, и не случись развал Союза, первый прототип ядерного двигателя был бы испытан еще в начале 90-х. В России к власти пришли проходимцы, и все работы были свёрнуты почти на двадцать лет. Только в 2010 году, после доклада Путину, снова началось финансирование проекта. Инициатором создания ЯЭДУ называют академика отделения физико-технических проблем энергетики РАН, бывшего генерального директора ФГУП «Исследовательский центр им. Келдыша» Анатолия Коротеева. Головным разработчиком атомной энергодвигательной установки является Научно-исследовательский и конструкторский институт энерготехники им. Н. А. Доллежаля (НИКИЭТ).
Основой ЯЭДУ был выбран реактор на быстрых нейтронах с газовым охлаждением. По предъявляемым характеристикам реактор — высокотемпературный и должен выдерживать разогрев до 1 200 градусов Цельсия. Теплоноситель — смесь гелия (78%) и ксенона (22%), топливом служит уран. И для охлаждения его необходимо было создать и испытать космический генератор капель — главную деталь холодильника-излучателя (КХИ).
Добавьте АН в свои источники, чтобы не пропустить важные события — Яндекс Новости
Украинская ядерная энергетика находится на краю катастрофы
В Хабаровском крае месяц наблюдается дефицит бензина
Зеленский заявил о планах Украины использовать новейшие ядерные реакторы
Разлив нефтепродуктов произошел на реке Лена в Приангарье
Фаэтон – гипотетическая планета Солнечной системы
Что происходит с радиоактивной лавой под реактором в Чернобыле
Первый модернизированный бомбардировщик Ту-160М прибыл в Жуковский
МИД РФ опубликовал данные о количестве СНВ РФ и США по состоянию на 1 марта 2021 года
Какое будущее у авиационной отрасли России
По поводу вступления Украины в НАТО Байден сказал: «Мой ответ — нет»
Энергетики зафиксировали факты незаконного подвеса оборудования провайдеров
Издание Sohu: Россия довела США до «паники» заявлением о будущем уходе с МКС
Политолог Бортник допустил возвращение Украины в Средневековье после очередного кризиса
Ядерную энергетику отнесли к возобновляемым источникам энергии
Станьте членом КЛАНА и каждый вторник вы будете получать свежий номер «Аргументы Недели», со скидкой более чем 70%, вместе с эксклюзивными материалами, не вошедшими в полосы газеты. Получите премиум доступ к библиотеке интереснейших и популярных книг, а также архиву более чем 700 вышедших номеров БЕСПЛАТНО. В дополнение у вас появится возможность целый год пользоваться бесплатными юридическими консультациями наших экспертов.
- Введите свой электронный адрес, после чего выберите любой удобный способ оплаты годовой подписки
Источник
Русский ядерный двигатель для космического корабля: Миф или ближайшее будущее?
Космический корабль с ядерной двигательной установкой может отправиться на орбиту уже в этом году. Но может и не отправиться. Ибо с дисциплиной в нашей космической отрасли напряжёнка…
Российская ракета с ядерной двигательной установкой может отправиться в космос на испытательный полёт уже в этом году. Об этом Царьград информировал доверенный источник, знакомый с ситуацией в русской космической отрасли.
Технически там всё практически ясно, — рассказал специалист, знакомый с научной стороной проблемы. — Схема двигателя понятна, ионный прототип с хорошим удельным импульсом разработан, изготовлен и испытан на стендах. Есть представление о ракете в целом, кое-что тоже испытывается. Если поднапрячься, изделие может быть отправлено для испытаний в реальном космосе достаточно быстро, не исключаю, что и в нынешнем году, хотя говорят в целом о двадцатых годах.
Но это всё — именно «может быть», со вздохом дополнил учёный. Ибо сегодня в космической отрасли и с исполнительной дисциплиной, мягко говоря, есть сложности, и в целом отмечаются метания, интенсивность которых, также мягко говоря, набрала слишком размашистую амплитуду…
Совещание о ракетоплане
Вовсе не случайно, отметил источник, что недавно была организована утечка информации о совещании в «Роскосмосе», где прозвучал призыв готовиться к переходу космонавтики на ракетопланы с ядерной двигательной установкой.
Согласно сообщению, вышедшему в РИА Новости, совещание по перспективам создания многоразовой ракетно-космической техники, состоявшееся в госкорпорации, завершилось составлением предложения для предприятий, в котором значилось «рассмотрение принципиально новых компоновок» для многоразовых космических систем. Среди этих компоновок упоминались также и «ракетопланы с ядерной двигательной установкой».
Ракетопланы, разъяснил информатор Царьграда, — если это, правда, не всего лишь словцо, полюбившееся «эффективным менеджерам», как не без яда добавил он, — это практически космические самолёты, умеющие летать в атмосфере и поднимающиеся в космос на крыльях. Неслучайно в контексте новости о совещании в «Роскосмосе» упоминались многоразовый корабль «Буран», орбитальный самолёт «Бор», многоразовые крылатые ускорители «Байкал» для ракеты «Ангара».
«Буран». Фото: www.globallookpress.com
Иное дело, что подобные аппараты не обязательно должны летать на ядерных двигательных установках, как не летал, например, тот же «Буран». Но факт и то, заявил учёный, что нынешние химические ракетные виды топлива практически близки к исчерпанию энергетического потенциала и на них невозможна межпланетная космонавтика. То есть ждать по году, а то и по десятилетию, покамест автоматические зонды доберутся до Марса, Юпитера или объекта Ультима Туле в поясе Койпера, — это можно. Сидя в своей лаборатории или дома под надёжным укрытием атмосферы и земных магнитных полей от опасных космических излучений. Но вот отправляться в полуторагодичный полёт на Марс без возможности сманеврировать и в случае чего вернуться — это слишком большой риск при слишком небольших шансах на успех.
Мы ещё автоматические зонды с Марса не научились возвращать, — подытожил консультант Царьграда в космической сфере. — Где уж думать о том, как вернуть корабль с людьми, летящий, по сути, как камушек, практически неуправляемый в полёте.
Фото: www.globallookpress.com
Корабль с ядерным двигателем
В чём принципиальная разница между нынешними ракетами с химическими двигателями и транспортно-энергетическими модулями на основе ядерной энергодвигательной установки?
Первые похожи на набор цистерн с топливом, которые поднимают корабль на орбиту, это топливо вырабатывая, а «цистерны» отбрасывая. Эта схема действует уже 70 лет и стала за это время достаточно отработанной и надёжной. Но! Чем сложнее техника, чем больше в ней деталей — тем быстрее случается её отказ. Как ни совершенствуй и ни контролируй её. Даже без злого умысла — чистая статистика, закон больших чисел. Что погубило, скажем, советскую лунную программу в 1960-х годах? Да в значительной степени то, что синхронизировать работу 30 двигателей первой ступени, 8 — второй и 4 — третьей было задачей непосильной для тогдашней техники.
Но и в случае удачного сложения всех обстоятельств выведенное на орбиту изделие оказывается с очень ограниченным запасом топлива, не позволяющим совершать полноценные манёвры в космосе. То-то вон и МКС приходится поднимать, чтобы не соскользнула с нужной орбиты, с помощью дополнительного топлива и транспортных кораблей. А теперь представим, что будет делать подобная МКС возле Марса. И как её уводить оттуда?
А вот ядерная энергодвигательная установка от таких проблем практически свободна. Главное только — не перепутать: одно дело — двигатель для неё, другое — энергетика для двигателя. Энергетику обеспечивает ядерный реактор, который даёт электрический ток. Считается, что мощность тока должна быть не менее чем на мегаваттном уровне.
Фото: Billion Photos / Shutterstock.com
А вот двигатель — система отдельная, которая на этом токе и работает. В той системе, над которой российские специалисты работают как минимум с 2009 года, двигатель используется ионный. Точнее, не совсем, но принцип, в общем, один — плазменный. Между двумя электродами — анодом и катодом — размещена рабочая камера, в которую подаётся рабочее тело — например, газ ксенон. Между анодом и катодом устраивается большая разность потенциалов, и разряды тока ионизируют рабочее тело. Ионы эти разгоняются в нужном направлении, толкая космический корабль в противоположную сторону.
Но нужен также холодильник, чтобы охлаждать реактор. Тоже не без подвоха система, хотя, казалось бы, какой нужен холодильник, раз вокруг — вакуум и абсолютный нуль? Но вот как раз именно из-за того, что пустота теплоотводными качествами не обладает, пришлось конструкторам изобретать нечто вроде постоянной водной смеси вокруг реактора.
Мы — первые!
Дальнейшие технические подробности не очень интересны. Можно сказать лишь, что российским учёным и конструкторам удалось сделать огромную по сложности работу. Как по замыслу, так и по исполнению. Американцам, которые тоже корпели над этой темой, не удалось за долгие годы даже приблизиться к созданию реактора, стабильно работающего в космосе. После чего джентльмены поступили так, как им и положено: добились решения ООН по запрету использования ядерных энергодвигательных установок в космосе. Дело было при… нетрудно догадаться: Горбачёве.
Так что ждём предметных возмущений от американцев, когда дойдёт дело до испытаний ЯЭДУ в космосе…
В чём основные преимущества и недостатки ядерных двигательных установок? Удобство — в обращении с рабочим телом и в его хранении. Это всего лишь нейтральный неопасный газ в жидком или твёрдом виде. Очень долгий срок службы: время непрерывной работы такого двигателя — проверено — составляет более 3 лет.
Высокая тяга: плазменный двигатель в 20 раз превосходит по этому показателю двигатель химический. Высокий удельный импульс: у ионного двигателя ИД-500, сделанного в Центре имени М.В. Келдыша, удельный импульс составляет 70 000 м/с. Но вообще ионы могут разгоняться под действием тока до скоростей большее 200 км/с (у химических двигателей — 3-4,5 км/с). Благодаря всему этому до Марса можно долететь за полтора месяца при полностью управляемом режиме.
И всё это — на расстоянии вытянутой руки! Россия может стать первой страной, не просто отправившей человека к Марсу, но первой в переходе на качественно новый способ передвижения в космосе!
Может. Но станет ли?
«Ничего комментировать не могу…»
В разговоре с Царьградом очень информированный эксперт в области космических исследований академик Михаил Маров, когда-то сам принимавший участие в разработке межпланетных космических аппаратов, продемонстрировал скепсис относительно перспектив скорого испытания русского космического корабля с ядерной двигательной установкой.
Академик РАН, заведующий отделом планетных исследований и космохимии Института геохимии и аналитической химии им. В.И. Вернадского РАН Михаил Маров. Фото: Георгий Поляков/Интерпресс/ТАСС
Дело в том, что я бы мог вам комментировать более или менее ответственно, если бы дело шло о советской эпохе, — заявил он. — Вот тогда было всё, в общем, довольно чётко, хотя и много было секретности. Но то, что было решено, довольно чётко выполнялось. Сейчас же я ничего комментировать не могу. Потому что все планы сегодня уползают вправо, причём никто за это ответственности не несёт. Хотя эти проекты, скажем, «Луна-Глоб», «Луна-Ресурс» — всё это в федеральной космической программе. А тогда, если проект был в аналоге федеральной программы, то есть назван в постановлении ЦК и Совмина, то если генеральный или главный конструктор говорил, что он изделие вовремя не может сделать, ему говорили очень коротко и спокойно: ну, тогда положишь на стол партбилет. И это, как вы понимаете, было настолько значимо с точки зрения крушения карьеры, что люди делали всё, что могли и не могли, чтобы выдержать плановые сроки.
Вот жил в своё время конструктор Георгий Бабакин, напомнил академик Маров. Это человек, который за шесть лет сделал 16 космических аппаратов!
«При мне он обещал Келдышу сделать за два года возврат грунта с Луны, — рассказал учёный. — И это вошло потом в постановление ЦК и Совмина. И это было сделано. А вот сейчас, когда вы меня спрашиваете, я был бы очень-очень рад сказать: да, всё великолепно. Всё, что и как заявлено, будет сделано. Но я не могу так сказать».
Так что хорошо то, что делается. Но нашему космосу сегодня больше всего нужна простая метла. Которая подчистила бы все те горы мусора, полуправд и пустозвонства, которые скопились в отрасли за последние десятилетия.
Источник