Rusijoje pradėta kurti naujos kartos kosminėms technologijoms skirta megavatų klasės atominė elektrinė. Užduotis patikėta Keldišo tyrimų centrui. Centro direktorius, Ciolkovskio Rusijos kosmonautikos akademijos prezidentas Anatolijus KOROTEVAS „Interfax-AVN“pasakoja apie šio projekto svarbą Rusijos kosmonautikai ir jo reikšmę, rašo „Rewer.net“.
- Anatolijus Sazonovičius, atominės elektrinės plėtra tapo prioritetiniu tikslu, kuriam pasiekti bus sutelkti nemaži ištekliai. Ar tai tikrai projektas, nuo kurio priklauso astronautikos ateitis?
- Būtent. Pažiūrėkime, ką šiandien veikia astronautika. Pamatysime tokias sritis kaip palydovinis ryšys, didelio tikslumo kosmoso navigacija, Žemės nuotolinis stebėjimas - tai yra viskas, kas susiję su informacijos palaikymu. Antroji kryptis-problemų, susijusių su mūsų žinių apie erdvę išplėtimu už žemės erdvės ribų, sprendimas. Galiausiai, mūsų ir kitų šalių kosmonautika stengiasi išspręsti tam tikrą gynybos užduočių spektrą. Paprastai tai yra trys kosminės veiklos užduočių rinkiniai. Joms išspręsti naudojamos laiko patikrintos, patikrintos transporto sistemos.
Jei pažvelgsime į tai, ko rytoj tikimės iš astronautikos, tai kartu su jau sprendžiamų užduočių spektro tobulinimu keliami ir gamybos technologijų plėtros kosmose klausimai. Taip pat kalbame apie ekspedicijas į Mėnulį ir Marsą. Ir ne apie ekspedicijų lankymą, kuri buvo Amerikos ekspedicija į mėnulį, bet apie ilgą buvimą kitose planetose, kad galėtumėte skirti pakankamai laiko jų studijoms.
Be to, keliami klausimai apie galimą Žemės energijos tiekimą iš kosmoso, apie kovą su asteroido-kometos pavojumi. Visos šios užduotys yra visiškai kitokios eilės nei šiandien. Taigi, jei pagalvosime, kaip šį užduočių kompleksą užtikrina transporto ir energetikos struktūra, pamatysime, kad yra rimtas poreikis padidinti mūsų erdvėlaivių energijos tiekimą ir variklių efektyvumą.
Šiandien turime neekonomiškų automobilių. Įsivaizduokite, kad kiekviena 100 tonų, skraidančių nuo Žemės, 3% geriausiu atveju virsta naudingu kroviniu. Tai tinka visoms šiuolaikinėms raketoms. Visa kita išmetama kaip sudegęs kuras.
Kalbant apie ilgalaikes užduotis, nepaprastai svarbu, kad kosmose judėtume pakankamai ekonomiškai. Čia yra specifinės traukos sąvoka, apibūdinanti variklio efektyvumą. Tai sukuriamos traukos ir masės degalų santykis. Jei paimsime pirmąją vokiečių FAU-2 raketą, tai jos specifinė trauka senuose matavimo vienetuose buvo 220 sekundžių. Šiandien geriausia varomosios energijos sistema, naudojant vandenilį su deguonimi, suteikia specifinę trauką iki 450 sekundžių. Tai yra, 60–70 metų geriausių pasaulio protų darbas tik du kartus padidino specifinę tradicinių raketinių variklių trauką.
Ar galima šį rodiklį padidinti kelis kartus ar didumo laipsniais? Pasirodo, yra. Pavyzdžiui, naudojant branduolinius variklius, mes galėtume padidinti specifinę trauką iki maždaug 900 sekundžių, tai yra dar du kartus. O pagreičiui naudojant jonizuotą darbinį skystį, jie galėtų pasiekti 9000–10000 sekundžių reikšmes, tai yra, jie padidintų savitąją trauką 20 kartų. Ir tai jau iš dalies pasiekta šiandien: palydovuose, kurių trauka maža, naudojami plazminiai varikliai, kurie suteikia konkrečią 1600 sekundžių trauką. Tačiau tokiems prietaisams vis dar reikia pakankamai elektros energijos. Jei neatsižvelgsite į visiškai unikalią struktūrą - Tarptautinę kosminę stotį, kurioje elektros energijos lygis yra apie 100 kW, tai šiandien galingiausių palydovų elektros tiekimo lygis yra tik 20–30 kW. Labai sunku išspręsti daugybę užduočių, jei išliksime tokiame lygyje.
- Tai yra, jums reikia kokybinio šuolio?
- Taip. Astronautika šiandien patiria artimą būseną, kurioje aviacija atsidūrė po Antrojo pasaulinio karo, kai paaiškėjo, kad su stūmokliniais varikliais greičio padidinti nebeįmanoma, neįmanoma rimtai padidinti nuotolio ir apskritai turėti ekonomiškai pelningą aviaciją. Tada, kaip pamenate, aviacijoje įvyko šuolis, ir jie perėjo nuo stūmoklinių variklių prie reaktyvinių variklių. Maždaug ta pati situacija dabar yra kosminėse technologijose. Mums trūksta energijos, kad galėtume įveikti rimtus iššūkius.
Beje, paaiškėjo ne šiandien. Jau 60–70 -aisiais tiek mūsų šalyje, tiek Jungtinėse Amerikos Valstijose prasidėjo branduolinės energijos panaudojimo kosmose darbai. Iš pradžių buvo iškeltas uždavinys sukurti raketinius variklius, kurie vietoje cheminės degalų ir oksidatoriaus degimo energijos sunaudotų vandenilį iki maždaug 3000 laipsnių temperatūros. Tačiau paaiškėjo, kad toks tiesioginis kelias vis tiek yra neveiksmingas. Mes trumpam gauname didelę trauką, tačiau tuo pačiu išmetame srovę, kuri, nenormaliai veikiant reaktoriui, gali pasirodyti radioaktyviai užteršta.
Nepaisant didžiulio darbo, kuris buvo atliktas 60–70 -aisiais SSRS ir JAV, nei mes, nei amerikiečiai tuo metu nesugebėjome sukurti patikimų veikiančių variklių. Jie dirbo, bet nedaug, nes vandenilio kaitinimas iki 3000 tūkstančių laipsnių branduoliniame reaktoriuje yra rimta užduotis.
Aplinkos problemų taip pat kilo atliekant variklių antžeminius bandymus, nes į atmosferą buvo išmestos radioaktyviosios srovės. SSRS šis darbas buvo atliktas specialiai branduoliniams bandymams paruoštoje Semipalatinsko poligone, kuris liko Kazachstane.
Ir vis dėlto, kalbant apie branduolinės energijos naudojimą erdvėlaiviams tiekti, SSRS tais metais padarė labai rimtą žingsnį. Buvo pagaminta 32 palydovai. Prietaisuose panaudojus branduolinę energiją, buvo galima gauti elektros energiją didesne tvarka nei iš saulės energijos.
Vėliau SSRS ir JAV dėl įvairių priežasčių kurį laiką sustabdė šį darbą. Šiandien akivaizdu, kad jie turi būti atnaujinti. Tačiau mums atrodė neprotinga taip pradėti nuo galvos, kad būtų sukurtas branduolinis variklis, turintis aukščiau minėtų trūkumų, ir mes pasiūlėme visiškai kitokį metodą.
- O koks esminis skirtumas tarp naujojo požiūrio?
„Šis požiūris skyrėsi nuo senojo taip pat, kaip hibridinis automobilis skiriasi nuo įprasto automobilio. Įprastame automobilyje variklis suka ratus, o hibridiniuose automobiliuose elektra gaminama iš variklio, ir ši elektra suka ratus. Tai yra, kuriama savotiška tarpinė elektrinė.
Lygiai taip pat mes pasiūlėme schemą, pagal kurią kosminis reaktorius nešildo iš jo išmetamos srovės, bet gamina elektros energiją. Karštos dujos iš reaktoriaus pasuka turbiną, turbina - elektros generatorių ir kompresorių, kurie uždaro ciklo metu cirkuliuoja darbinį skystį. Generatorius gamina elektrą plazminiam varikliui, kurio specifinė trauka yra 20 kartų didesnė nei cheminių variklių.
Kokie yra pagrindiniai šio požiūrio privalumai. Pirma, nereikia Semipalatinsko bandymų vietos. Mes galime atlikti visus bandymus Rusijos teritorijoje, nedalyvaudami jokiose ilgose sunkiose tarptautinėse derybose dėl branduolinės energijos naudojimo už valstybės ribų. Antra, iš variklio išeinanti srovė nebus radioaktyvi, nes visiškai kitoks darbinis skystis praeina pro reaktorių, esantį uždarame cikle. Be to, šioje schemoje mums nereikia šildyti vandenilio, čia reaktoriuje cirkuliuoja inertiškas darbinis skystis, kuris įkaista iki 1500 laipsnių. Mes rimtai supaprastiname savo užduotį. Galiausiai, galų gale, mes padidinsime konkrečią trauką ne du kartus, o 20 kartų, palyginti su cheminiais varikliais.
- Ar galite įvardyti projekto laiką?
- Projektas apima šiuos etapus: 2010 m. - darbų pradžia; 2012 m. - projekto projekto užbaigimas ir detalus darbo eigos kompiuterinis modeliavimas; 2015 m. - branduolinės jėgainės sistemos sukūrimas; 2018 m. - transporto modulio, naudojančio šią varomąją sistemą, sukūrimas, siekiant paruošti sistemą skrydžiui tais pačiais metais.
Beje, kompiuterinio modeliavimo fazė anksčiau nebuvo būdinga sukurtiems kosmoso technologijų produktams, tačiau šiandien ji yra absoliučiai būtina. Remiantis naujausių variklių, kurie buvo sukurti Rusijoje, Prancūzijoje ir JAV, pavyzdžiu, paaiškėjo, kad klasikinis senas metodas, kai bandymams buvo sukurta daug prototipų, yra pasenęs.
Šiandien, kai kompiuterinių technologijų galimybės yra labai didelės, ypač atsiradus superkompiuteriams, galime pateikti fizinį ir matematinį procesų modeliavimą, sukurti virtualų variklį, pažaisti galimas situacijas, pamatyti, kur yra spąstų, ir tik po to eiti į sukurti variklį, kaip sakoma „aparatinėje įrangoje“.
Štai geras pavyzdys. Tikriausiai esate girdėję apie amerikiečiams sukurtą „Atlas“raketos variklį RD - 180 „Energomash Design Bureau“. Vietoj 25–30 egzempliorių, kurie paprastai buvo išleisti variklio bandymui, prireikė tik 8, o RD-180 iš karto pradėjo veikti. Kadangi kūrėjai pasistengė visa tai „žaisti“kompiuteriuose.
- Kokia emisijos kaina?
- Šiandien visam projektui iki 2018 m. Imtinai buvo deklaruota 17 milijardų rublių. Tiesiogiai 2010 metams buvo skirta 500 milijonų rublių, įskaitant 430 milijonų rublių - „Rosatom“ir 70 milijonų rublių - „Roskosmos“.
Natūralu, kad norėtume tikėti, kad jei šalies vadovybė pasakys, kad tai yra prioritetinė sritis, ir pinigai buvo skirti, tada jie bus skirti.
Deklaruojama suma yra mažesnė, nei norėtume, tačiau manau, kad to užteks ateinantiems metams ir už šiuos pinigus galima atlikti daugybę darbų.
Mūsų institutas buvo paskirtas atominės elektrinės vadovu, transporto modulį greičiausiai pagamins „Energia Rocket and Space Corporation“.
Apskritai projektas grindžiamas bendradarbiavimu, kurį daugiausia sudaro „Rosatom“įmonės, kurios turėtų gaminti reaktorių, ir „Roskosmos“, gaminanti turbokompresorius, generatorius ir pačius variklius.
Žinoma, darbe bus panaudotas ankstesniais metais sukurtas mokslinis pagrindas. Pavyzdžiui, reaktoriaus kūrimas grindžiamas daugybe sprendimų, kurie anksčiau buvo priimti dėl branduolinio variklio. Bendradarbiavimas tas pats. Tai Podolsko mokslinių tyrimų technologinis institutas, Kurchatovo centras, Obninsko fizikos ir energetikos institutas. Keldišo centras, Chemijos inžinerijos projektavimo biuras ir Voronežo chemijos automatikos projektavimo biuras padarė daug uždaro ciklo. Mes visiškai išnaudosime šią patirtį kurdami turbokompresorių. Generatoriui prijungiame Elektromechanikos institutą, kuris turi skraidančių generatorių kūrimo patirties.
Žodžiu, yra daug pagrindo, darbas prasideda ne nuo nulio.
- Ar Rusija gali šiame darbe aplenkti kitas šalis?
- Neatmetu to. Aš turėjau susitikimą su NASA vadovo pavaduotoju, aptarėme klausimus, susijusius su grįžimu į darbą branduolinės energijos srityje kosmose, ir jis sakė, kad amerikiečiai šiuo klausimu rodo didelį susidomėjimą. Jo nuomone, negalima atmesti galimybės paspartinti darbą šia kryptimi Vakaruose.
Neatmetu galimybės, kad Kinija gali atsakyti aktyviais savo veiksmais, todėl turime greitai dirbti. Ir ne tik tam, kad pusę žingsnio aplenktum ką nors. Pirmiausia turime dirbti greitai, kad atsirandantis tarptautinis bendradarbiavimas, kuris de facto formuojasi šiandien, atrodytų verti. Kad jie mus ten nuvežtų, o ne prisiimtų žmonių, kurie turėtų gaminti metalo ūkius, vaidmenį, bet kad požiūris į mus būtų toks, koks buvo, pavyzdžiui, 90 -aisiais. Tada buvo išslaptintas didelis darbas, susijęs su branduoliniais šaltiniais kosmose. Kai šie kūriniai tapo žinomi amerikiečiams, jie davė jiems labai aukštus įvertinimus. Iki to momento, kai su mumis buvo sudarytos bendros programos.
Iš esmės gali būti, kad bus sukurta tarptautinė atominės elektrinės programa, panaši į vykstančią bendradarbiavimo programą valdomos termobranduolinės sintezės srityje.
- Anatolijus Sazonovičius, 2011 metais pasaulis švęs pirmojo pilotuojamo skrydžio į kosmosą metines. Tai yra gera priežastis priminti apie mūsų šalies pasiekimus kosmose.
- Aš manau, kad taip. Juk tai nebuvo tik pirmasis pilotuojamas skrydis į kosmosą. Skrydis tapo įmanomas, nes buvo išspręstos labai įvairios mokslinės, techninės ir medicininės problemos. Pirmą kartą žmogus išskrido į kosmosą ir grįžo į Žemę, pirmą kartą buvo įrodyta, kad šiluminės apsaugos sistema veikia normaliai. Skrydis turėjo didžiulį tarptautinį poveikį. Nepamirškime, kad nuo sunkiausio šalies karo pabaigos praėjo tik 16 metų. Ir dabar paaiškėjo, kad šalis, praradusi daugiau nei 20 milijonų žmonių ir patyrusi didžiulį sunaikinimą, sugeba ne tik ką nors padaryti aukščiausiu pasaulio lygiu, bet netgi tam tikrą laikotarpį aplenkti visą pasaulį. Tai buvo nepaprastai svarbi demonstracija, iškėlusi šalies autoritetą ir žmonių pasididžiavimą.
Mano gyvenime buvo du panašios svarbos įvykiai. Tai Pergalės diena ir Jurijaus Gagarino susitikimas, kurį mačiau asmeniškai. 1945 m. Gegužės 9 d. Visa Maskva, nuo Raudonosios aikštės iki pakraščio, išėjo švęsti į gatves. Tai iš tikrųjų buvo spontaniškas impulsas, ir tas pats įspūdingas impulsas buvo 1961 m. Balandžio mėn., Kai skrido Gagarinas.
Turi būti sustiprinta pirmojo skrydžio pusės amžiaus jubiliejaus tarptautinė reikšmė. Būtina pabrėžti ir priminti visuomenei apie mūsų šalies vaidmenį kosmoso tyrimuose. Deja, per pastaruosius 20 metų to nedarome labai dažnai. Jei atidarysite internetą, pamatysite didžiulį kiekį medžiagos, susijusios, pavyzdžiui, su amerikiečių ekspedicija į mėnulį, tačiau medžiagos, susijusios su Gagarino skrydžiu, nėra per daug. Jei kalbate su dabartiniais moksleiviais, aš nežinau, kieno vardą jie žino geriau - Armstrongą ar Gagariną. Todėl manau, kad visiškai teisinga priimti sprendimą švęsti pirmojo pilotuojamo kosminio skrydžio 50 -metį valstybės lygmeniu ir suteikti jam tarptautinį skambesį.
Ciolkovskio Rusijos kosmonautikos akademija už šį renginį išleis medalį, kuris bus įteiktas žmonėms, dalyvavusiems pirmame skrydyje arba pakankamai prisidėjusiems prie astronautikos plėtros. Be to, ruošiamės surengti didelę tarptautinę konferenciją, kurioje planuojama su užsienio ir Rusijos partneriais aptarti tuos pilotuojamų kosmoso tyrimų bruožus, kurie būdingi šiam etapui. Čia yra daug sunkių klausimų.
Jei šiandien sustabdysime šimtą žmonių gatvėje ir paklausime, kuris iš kosmonautų dabar skraido į kosmosą, neduok Dieve, jei mums atsakys trys ar keturi žmonės, ir aš tuo nesu įsitikinęs. Ir jei užduosime klausimą, ką astronautai veikia stotyje, tada dar mažiau. Manau, kad realaus kosmoso gyvenimo, pilotuojamų skrydžių propagavimas yra nepaprastai svarbus ir tai daroma nepakankamai. Televizijoje yra daug kvailos medžiagos, kai kažkas susitiko su ateiviais arba kaip ateiviai ką nors išsivežė.
Pasikartosiu, pirmojo pilotuojamo kosminio skrydžio penkiasdešimtmetis yra tikrai epochinis įvykis, jis turi būti švenčiamas oriausiai tiek mūsų šalyje, tiek tarptautiniu lygmeniu. Ir, žinoma, mūsų institutas tiesiogiai dalyvaus tame, kuris buvo susijęs su šiuo skrydžiu ir jame dalyvavo. Nemažai to laikotarpio mūsų darbuotojų gavo valstybinius apdovanojimus ypač už skrydžių problemų sprendimą. Pavyzdžiui, tuometinio instituto direktoriaus pavaduotojas akademikas Georgijus Petrovas gavo socialistinio darbo didvyrio vardą už laivo šiluminės apsaugos metodų sukūrimą nusileidus iš orbitos. Žinoma, stengsimės oriai švęsti šį įvykį.
