Развитието на атомна електроцентрала от клас мегават за космически технологии от ново поколение започна в Русия. Задачата е поверена на изследователския център „Келдиш“. Анатолий КОРОТЕЕВ, директор на Центъра, президент на Руската академия по космонавтика „Циолковски“, разказва пред Интерфакс-AVN за важността на този проект за руската космонавтика и неговото значение, пише Rewer.net.
- Анатолий Сазонович, развитието на атомна електроцентрала се превърна в приоритетна цел, за постигането на която ще бъдат концентрирани значителни ресурси. Това наистина ли е проект, от който зависи бъдещето на астронавтиката?
- Точно. Нека видим какво прави космонавтиката днес. Ще видим такива области като спътникови комуникации, високоточна космическа навигация, дистанционно наблюдение на Земята - тоест всичко свързано с информационна поддръжка. Второто направление е решаването на въпроси, свързани с разширяването на познанията ни за космоса извън границите на околоземното пространство. И накрая, космонавтиката, както у нас, така и в други страни, работи за решаване на определен набор от отбранителни задачи. Това обикновено са три групи задачи в космическите дейности днес. За тяхното решаване се използват изпитани във времето транспортни системи.
Ако погледнем какво очакваме от космонавтиката утре, тогава наред с подобряването на обхвата от задачи, които вече се решават, се повдигат въпросите за развитието на производствените технологии в космоса. Говорим и за експедиции до Луната и Марс. И не за посещение на експедиции, което беше американската експедиция на Луната, а за дълъг престой на други планети, за да можете да отделите достатъчно време за тяхното изучаване.
Освен това се повдигат въпроси за евентуалното захранване на Земята от космоса, за борбата с кометарната опасност от астероиди. Всички тези задачи са от съвсем различен ред от днешните. Така че, ако се замислим как този комплекс от задачи се осигурява от транспортната и енергийната структура, ще видим, че има сериозна необходимост от увеличаване на енергийните доставки на нашите космически кораби и ефективността на двигателите.
Днес имаме неикономични превозни средства. Представете си, на всеки 100 тона, излитащи от Земята, 3% в най -добрия случай се превръща в полезен товар. Това е за всички съвременни ракети. Всичко останало се изхвърля като изгоряло гориво.
По отношение на дългосрочните задачи е изключително важно да се движим в космоса достатъчно икономически. Тук има концепцията за специфична тяга, която характеризира ефективността на двигателя. Това е съотношението на тягата, която създава, към масовия разход на гориво. Ако вземем първата германска ракета FAU-2, тогава нейната специфична тяга в старите мерни единици е 220 секунди. Днес най-добрата енергийна система за задвижване, използваща водород с кислород, дава специфична тяга до 450 секунди. Тоест 60-70 години работа на най-добрите умове в света са повишили специфичната тяга на традиционните ракетни двигатели само два пъти.
Възможно ли е да се увеличи този показател няколко пъти или с порядъци? Оказва се, че има. Например, използвайки ядрени двигатели, бихме могли да увеличим специфичната тяга до около 900 секунди, тоест още два пъти. И използвайки йонизирана работна течност за ускорение, те биха могли да достигнат стойности от 9000-10000 секунди, тоест те биха повишили специфичната тяга 20 пъти. И това вече е частично постигнато днес: на спътници с ниска тяга се използват плазмени двигатели, които дават специфична тяга от порядъка на 1600 секунди. Такива устройства обаче все още се нуждаят от достатъчно електрическа мощност. Ако не вземете предвид напълно уникална структура - Международната космическа станция, където нивото на електроенергия е около 100 kW, то днес най -мощните спътници имат ниво на електрическо захранване само 20-30 kW. Много е трудно да се решат редица задачи, ако останем на това ниво.
- Тоест, имате нужда от качествен скок?
- Да. Астронавтиката днес изпитва състояние, близко до това, в което се е оказала авиацията след Втората световна война, когато стана ясно, че вече не е възможно да се увеличава скоростта с бутални двигатели, невъзможно е сериозно да се увеличи обхватът и като цяло да има икономически изгодна авиация. Тогава, както си спомняте, имаше скок в авиацията и те преминаха от бутални двигатели към реактивни двигатели. Приблизително същата ситуация е сега в космическите технологии. Липсват ни енергийните постижения за справяне със сериозни предизвикателства.
Между другото, стана ясно не днес. Още през 60 -те и 70 -те години, както у нас, така и в САЩ, започва работа по използването на ядрената енергия в космоса. Първоначално беше поставена задача да се създадат ракетни двигатели, които вместо химическата енергия на изгаряне на гориво и окислител, да използват нагряването на водород до температура от около 3000 градуса. Но се оказа, че такъв директен път все още е неефективен. Получаваме висока тяга за кратко, но в същото време изхвърляме струя, която в случай на необичайна работа на реактора може да се окаже радиоактивно замърсена.
Въпреки огромния обем работа, извършена през 60 -те и 70 -те години в СССР и САЩ, нито ние, нито американците по това време успяхме да създадем надеждни работещи двигатели. Те работеха, но не много, защото загряването на водород до 3000 хиляди градуса в ядрен реактор е сериозна задача.
Имаше и екологични проблеми по време на наземните тестове на двигатели, тъй като радиоактивни струи бяха хвърлени в атмосферата. В СССР тази работа беше извършена на полигона в Семипалатинск, специално подготвен за ядрени опити, който остана в Казахстан.
И все пак, по отношение на използването на ядрена енергия за захранване на космически кораби, СССР направи много сериозна крачка през тези години. Произведени са 32 спътника. С използването на ядрена енергия на устройствата беше възможно да се получи електрическа енергия с порядък по -висок, отколкото от слънчевата енергия.
Впоследствие СССР и САЩ по различни причини спряха тази работа за известно време. Днес е ясно, че те трябва да бъдат подновени. Но ни се стори неразумно да се възобновим по такъв челен начин, за да направим ядрен двигател, който има гореспоменатите недостатъци, и предложихме напълно различен подход.
- И каква е фундаменталната разлика между новия подход?
„Този подход беше различен от стария по същия начин, по който хибридната кола се различава от конвенционалната кола. При конвенционалните автомобили двигателят завърта колелата, докато при хибридните автомобили електричеството се генерира от двигателя и това електричество завърта колелата. Тоест се създава един вид междинна електроцентрала.
По същия начин ние предложихме схема, при която космически реактор не загрява изхвърлената от него струя, а генерира електричество. Горещият газ от реактора завърта турбината, турбината завърта електрическия генератор и компресора, който циркулира работната течност в затворен контур. Генераторът генерира електричество за плазмен двигател със специфична тяга 20 пъти по -висока от тази на химическите двигатели.
Кои са основните предимства на този подход. Първо, няма нужда от семипалатинския полигон. Можем да проведем всички тестове на територията на Русия, без да се включваме в дълги трудни международни преговори за използването на ядрена енергия извън държавата. Второ, струята, излизаща от двигателя, няма да бъде радиоактивна, тъй като през реактора преминава напълно различна работна течност, която е в затворен контур. Освен това не е необходимо да загряваме водород по тази схема, тук в реактора циркулира инертна работна течност, която се нагрява до 1500 градуса. Ние опростяваме сериозно задачата си. И накрая, в крайна сметка, ние ще повишим специфичната тяга не два пъти, а 20 пъти в сравнение с химическите двигатели.
- Можете ли да посочите времето на проекта?
- Проектът включва следните етапи: през 2010 г. - началото на работа; през 2012 г. - завършване на чертежа и подробно компютърно моделиране на работния процес; през 2015 г. - създаване на задвижваща система за ядрена енергия; през 2018 г. - създаването на транспортен модул, използващ тази задвижваща система, за да се подготви системата за полет през същата година.
Между другото, фазата на компютърно моделиране преди не беше типична за създадените продукти за космически технологии, но днес е абсолютно необходима. По примера на най -новите двигатели, разработени в Русия, Франция и САЩ, стана ясно, че класическият стар метод, когато са направени голям брой прототипи за тестване, е остарял.
Днес, когато възможностите на компютърните технологии са много високи, особено с появата на суперкомпютри, можем да осигурим физическо и математическо моделиране на процеси, да създадем виртуален двигател, да възпроизведем възможни ситуации, да видим къде са клопките и едва след това да отидем на създайте двигател, както се казва „в хардуер“.
Ето един добър пример. Вероятно сте чували за двигателя RD - 180 за ракетата „Атлас“, създаден за американците в конструкторското бюро „Енергомаш“. Вместо 25-30 копия, които обикновено бяха изразходвани за тестване на двигателя, бяха необходими само 8, а RD-180 веднага оживя. Тъй като разработчиците си направиха труда да „играят“всичко това на компютри.
- Каква е цената на изданието?
- Днес са декларирани 17 милиарда рубли за целия проект до 2018 г. включително. Директно за 2010 г. са разпределени 500 милиона рубли, включително 430 милиона рубли - за Росатом и 70 милиона рубли - за Роскосмос.
Естествено, бихме искали да вярваме, че ако ръководството на страната каже, че това е приоритетна област и парите са разпределени, тогава те ще бъдат дадени.
Декларираната сума е по -малка, отколкото бихме искали, но мисля, че това е достатъчно за следващите години и с тези пари може да се извърши голям набор от работи.
Нашият институт е назначен за ръководител на атомната електроцентрала, транспортният модул най -вероятно ще бъде направен от ракетно -космическата корпорация "Енергия".
Като цяло проектът се основава на сътрудничество, състоящо се основно от предприятията на Росатом, които трябва да направят реактора, и Роскосмос, който ще произвежда турбокомпресори, генератори и самите двигатели.
Разбира се, работата ще използва научната основа, създадена през предходните години. Например, разработването на реактор се основава на голям брой решения, които преди това са били взети за ядрен двигател. Сътрудничеството е същото. Това е Подолският научноизследователски технологичен институт, Курчатовският център, Обнинският институт по физика и енергетика. Центърът „Келдиш“, Проектното бюро за химическо инженерство и Воронежското проектно бюро за химическа автоматизация са направили много в затворен цикъл. Ще използваме напълно това преживяване, когато създаваме турбокомпресор. За генератора свързваме Института по електромеханика, който има опит в създаването на летящи генератори.
С една дума, има значителни основи, работата не започва от нулата.
- Може ли Русия да изпревари другите страни в тази работа?
- Не изключвам това. Имах среща със заместник -ръководителя на НАСА, обсъждахме въпроси, свързани с връщането към работа по ядрената енергия в космоса и той каза, че американците проявяват голям интерес към този въпрос. Според него не може да се изключи възможността за ускоряване на работата в тази посока на Запад.
Не изключвам, че Китай може да отговори с активни действия от своя страна, така че трябва да работим бързо. И не само за да изпревариш някого с половин крачка. Трябва да работим бързо, преди всичко, за да изглеждаме достойни в нововъзникващото международно сътрудничество, което де факто се формира днес. За да ни заведат там, а не да поемат ролята на хора, които трябва да правят метални ферми, а за да бъде отношението към нас същото, каквото беше например през 90 -те години. Тогава беше разсекретен голям набор от работи по ядрени източници в космоса. Когато тези произведения станаха известни на американците, те им дадоха много високи оценки. Дотам, че с нас бяха изготвени съвместни програми.
По принцип е възможно да има международна програма за атомна електроцентрала, подобна на текущата програма за сътрудничество по контролиран термоядрен синтез.
- Анатолий Сазонович, през 2011 г. светът ще отбележи годишнината от първия пилотиран полет в космоса. Това е добра причина да напомним за постиженията на страната ни в космоса.
- Мисля, че да. В крайна сметка това не беше просто първият полет на човек с космос. Полетът стана възможен благодарение на решаването на много широк кръг научни, технически и медицински въпроси. За първи път човек излетя в космоса и се върна на Земята, за първи път беше доказано, че термозащитната система работи нормално. Полетът имаше огромно международно въздействие. Нека не забравяме, че са изминали едва 16 години от края на най -тежката война за страната. И сега се оказа, че държава, която е загубила повече от 20 милиона души и е претърпяла колосални разрушения, е способна не само да направи нещо на най -високото световно ниво, но дори да изпревари целия свят за определен период. Това беше изключително важна демонстрация, която издигна авторитета на страната и гордостта на хората.
В живота ми имаше две събития с подобно значение. Това е Денят на победата и срещата на Юрий Гагарин, която видях лично. На 9 май 1945 г. цяла Москва, от Червения площад до покрайнините, излезе да празнува по улиците. Това беше наистина спонтанен импулс и същият впечатляващ импулс беше през април 1961 г., когато Гагарин полетя.
Международното значение на половинвековата годишнина от първия полет трябва да бъде засилено. Необходимо е да се подчертае и напомни на обществото за ролята на страната ни в изследването на космоса. За съжаление, през последните 20 години не правим това много често. Ако отворите интернет, ще видите огромно количество материали, свързани например с американската експедиция до Луната, но няма твърде много материали, свързани с полета на Гагарин. Ако говорите с настоящи ученици, не знам чието име те знаят по -добре, Армстронг или Гагарин. Затова смятам за абсолютно правилно да вземем решението да отпразнуваме 50 -годишнината от първия пилотиран космически полет на държавно ниво и да му придадем международно звучене.
Руската академия по космонавтика „Циолковски“ще издаде медал за това събитие, който ще бъде присъден на хора, участвали в първия полет или допринесли достатъчно за развитието на космонавтиката. В допълнение, ние се подготвяме за провеждане на голяма международна конференция, на която се планира да обсъдим с чуждестранни и руски партньори онези характеристики на изследването на космоса, които са характерни за настоящия етап. Тук има много трудни въпроси.
Ако днес спрем стотина души на улицата и попитаме кой от космонавтите лети в космоса сега, не дай Боже, ако трима или четирима души ни отговорят, а аз не съм убеден в това. И ако зададем въпроса, какво правят астронавтите на гарата, тогава още по -малко. Мисля, че популяризирането на реалния космически живот, пилотирани полети е изключително важно и не се прави достатъчно. По телевизията има много глупави материали, когато някой се е срещал с извънземни или как извънземните са отнели някого.
Повтарям, петдесетата годишнина от първия пилотиран космически полет е наистина епохално събитие, трябва да бъде отбелязано по най-достоен начин, както в нашата страна, така и на международно ниво. И разбира се, нашият институт ще вземе пряко участие в това, този, който е бил свързан с този полет и е участвал в него. Редица наши служители от този период са получили държавни награди за решаване на полетни проблеми. Например заместник -директорът на тогавашния институт академик Георги Петров получи титлата Герой на социалистическия труд за разработване на методи за термична защита на кораб при спускане от орбита. Разбира се, ще се опитаме да отпразнуваме това събитие достойно.
