Pembangunan loji tenaga nuklear kelas megawatt untuk teknologi angkasa generasi baru telah bermula di Rusia. Tugas itu dipertanggungjawabkan ke Pusat Penyelidikan Keldysh. Anatoly KOROTEEV, Pengarah Pusat, Presiden Akademi Kosmonautik Tsiolkovsky Rusia, memberitahu Interfax-AVN mengenai kepentingan projek ini untuk kosmonautik Rusia dan kepentingannya, tulis Rewer.net.
- Anatoly Sazonovich, pembangunan loji tenaga nuklear telah menjadi tujuan utama, kerana pencapaian sumber daya yang banyak akan ditumpukan. Adakah ini benar-benar projek yang bergantung pada masa depan angkasawan?
- Tepat sekali. Mari lihat apa yang dilakukan oleh angkasawan hari ini. Kita akan melihat kawasan seperti komunikasi satelit, navigasi ruang berketepatan tinggi, penginderaan jauh Bumi - iaitu semua yang berkaitan dengan sokongan maklumat. Arah kedua adalah penyelesaian masalah yang berkaitan dengan pengembangan pengetahuan kita tentang ruang di luar batas ruang dekat bumi. Akhirnya, kosmonautik, baik di negara kita maupun di negara lain, berusaha menyelesaikan pelbagai tugas pertahanan. Ini secara konvensional adalah tiga set tugas dalam aktiviti ruang angkasa hari ini. Sistem pengangkutan terbukti dan diuji masa digunakan untuk menyelesaikannya.
Sekiranya kita melihat apa yang kita harapkan dari angkasawan esok, maka seiring dengan peningkatan berbagai tugas yang sudah diselesaikan, masalah pengembangan teknologi produksi di angkasa sedang dibangkitkan. Kami juga bercakap mengenai ekspedisi ke Bulan dan Marikh. Dan bukan mengenai lawatan ekspedisi, yang merupakan ekspedisi Amerika ke bulan, tetapi tentang tinggal lama di planet lain sehingga anda dapat mencurahkan masa yang cukup untuk belajar mereka.
Di samping itu, timbul pertanyaan mengenai kemungkinan bekalan elektrik Bumi dari angkasa, tentang memerangi bahaya komersil asteroid. Semua tugas ini adalah susunan yang sama sekali berbeza dari tugas hari ini. Oleh itu, jika kita memikirkan bagaimana kompleks tugas ini disediakan oleh struktur pengangkutan dan tenaga, kita akan melihat bahawa ada keperluan serius untuk meningkatkan bekalan tenaga kapal angkasa kita dan kecekapan enjin.
Kami mempunyai kenderaan yang tidak ekonomik hari ini. Bayangkan, untuk setiap 100 tan yang terbang dari Bumi, 3% pada akhirnya berubah menjadi muatan. Ini untuk semua roket moden. Semua yang lain dibuang sebagai bahan bakar terbakar.
Berkenaan dengan tugas jangka panjang, sangat penting kita bergerak di angkasa dengan cukup ekonomi. Di sini terdapat konsep tujahan khusus, yang mencirikan kecekapan enjin. Ini adalah nisbah daya tarikan yang dihasilkannya terhadap penggunaan bahan bakar besar-besaran. Sekiranya kita mengambil roket FAU-2 Jerman pertama, maka daya tuju spesifiknya pada unit pengukuran lama adalah 220 saat. Hari ini, sistem tenaga penggerak terbaik, menggunakan hidrogen dengan oksigen, memberikan daya tuju tertentu sehingga 450 saat. Maksudnya, 60-70 tahun kerja minda terbaik di dunia telah meningkatkan daya tuju khas mesin roket tradisional hanya dua kali ganda.
Adakah mungkin untuk meningkatkan penunjuk ini beberapa kali atau mengikut urutan besarnya? Ternyata ada. Sebagai contoh, dengan menggunakan enjin nuklear, kita dapat meningkatkan daya tuju spesifik hingga sekitar 900 saat, iaitu dua kali lagi. Dan menggunakan cairan kerja terionisasi untuk percepatan, mereka dapat mencapai nilai 9000-10000 saat, yaitu, mereka akan meningkatkan daya tuju 20 kali. Dan ini telah dicapai sebagian hari ini: pada satelit dengan daya dorong rendah, mesin plasma digunakan, yang memberikan daya tuju tertentu dari urutan 1600 saat. Walau bagaimanapun, peranti seperti itu masih memerlukan tenaga elektrik yang mencukupi. Sekiranya anda tidak mengambil kira struktur yang benar-benar unik - Stesen Angkasa Antarabangsa, di mana tahap elektriknya sekitar 100 kW, maka hari ini satelit yang paling berkuasa mempunyai tahap bekalan elektrik hanya 20-30 kW. Sangat sukar untuk menyelesaikan beberapa tugas jika kita tetap berada di tahap ini.
- Maksudnya, anda memerlukan lompatan kualitatif?
- Ya. Astronautika hari ini mengalami keadaan yang hampir dengan keadaan di mana penerbangan berada setelah Perang Dunia Kedua, ketika menjadi jelas bahawa tidak mungkin lagi untuk meningkatkan kelajuan dengan mesin omboh, mustahil untuk meningkatkan jarak jauh secara serius, dan secara umum mempunyai penerbangan yang menguntungkan secara ekonomi. Kemudian, seperti yang anda ingat, ada lompatan dalam penerbangan, dan mereka beralih dari mesin omboh ke mesin jet. Kira-kira keadaan yang sama sekarang dalam teknologi ruang angkasa. Kami kekurangan keunggulan tenaga untuk menangani cabaran serius.
Ngomong-ngomong, tidak jelas hari ini. Sudah pada tahun 60-an dan 70-an, baik di negara kita dan di Amerika Syarikat, kerja-kerja bermula mengenai penggunaan tenaga nuklear di angkasa lepas. Pada mulanya, tugas itu ditetapkan untuk membuat mesin roket yang, bukannya tenaga kimia pembakaran bahan bakar dan pengoksidaan, akan menggunakan pemanasan hidrogen hingga suhu sekitar 3000 darjah. Tetapi ternyata jalan langsung seperti itu masih tidak berkesan. Kami menerima daya dorongan yang tinggi untuk waktu yang singkat, tetapi pada masa yang sama kami membuang jet, yang, sekiranya operasi reaktor yang tidak normal, mungkin akan tercemar secara radioaktif.
Walaupun terdapat banyak pekerjaan yang dilakukan pada tahun 60-an dan 70-an di USSR dan AS, kami dan Amerika tidak dapat mencipta mesin kerja yang boleh dipercayai pada masa itu. Mereka bekerja, tetapi tidak banyak, kerana memanaskan hidrogen hingga 3000 ribu darjah dalam reaktor nuklear adalah tugas yang serius.
Terdapat juga masalah persekitaran semasa ujian darat enjin, kerana jet radioaktif dilemparkan ke atmosfera. Di USSR, kerja ini dilakukan di tempat ujian Semipalatinsk yang disediakan khas untuk ujian nuklear, yang masih ada di Kazakhstan.
Namun, dari segi penggunaan tenaga nuklear untuk bekalan kuasa kapal angkasa, USSR membuat langkah yang sangat serius pada tahun-tahun tersebut. 32 satelit dihasilkan. Dengan penggunaan tenaga nuklear pada alat-alat, mungkin untuk mendapatkan tenaga elektrik dengan urutan magnitud lebih tinggi daripada dari tenaga suria.
Selepas itu, USSR dan AS, dengan pelbagai alasan, menghentikan kerja ini untuk beberapa waktu. Hari ini jelas bahawa mereka mesti diperbaharui. Tetapi sepertinya kami tidak masuk akal untuk memulai kembali secara langsung untuk membuat mesin nuklear, yang memiliki kekurangan yang disebutkan di atas, dan kami mencadangkan pendekatan yang sama sekali berbeza.
- Dan apakah perbezaan mendasar antara pendekatan baru?
“Pendekatan ini berbeza dari yang lama dengan cara yang sama dengan kereta hibrid yang berbeza dengan kereta konvensional. Di dalam kereta konvensional, mesin memutar roda, sementara di kereta hibrid, elektrik dihasilkan dari mesin, dan elektrik ini memutar roda. Iaitu, sejenis loji janakuasa sedang dibuat.
Dengan cara yang sama, kami telah mengusulkan skema di mana reaktor ruang tidak memanaskan jet yang dikeluarkan daripadanya, tetapi menjana elektrik. Gas panas dari reaktor memutar turbin, turbin menghidupkan penjana elektrik dan pemampat, yang mengedarkan cecair kerja dalam gelung tertutup. Penjana menjana elektrik untuk mesin plasma dengan daya tuju 20 kali lebih tinggi daripada enjin kimia.
Apakah kelebihan utama pendekatan ini. Pertama, tidak ada keperluan untuk laman ujian Semipalatinsk. Kami boleh melakukan semua ujian di wilayah Rusia tanpa terlibat dalam rundingan antarabangsa yang sukar mengenai penggunaan tenaga nuklear di luar negeri. Kedua, jet yang keluar dari mesin tidak akan radioaktif, kerana cecair kerja yang sama sekali berbeza melalui reaktor, yang berada dalam gelung tertutup. Sebagai tambahan, kita tidak perlu memanaskan hidrogen dalam skema ini, di sini cecair kerja lengai beredar di reaktor, yang memanaskan hingga 1500 darjah. Kami dengan serius mempermudahkan tugas kami. Akhirnya, pada akhirnya, kita akan meningkatkan daya tuju tidak dua kali, tetapi 20 kali ganda berbanding dengan mesin kimia.
- Bolehkah anda menamakan masa projek?
- Projek ini merangkumi peringkat berikut: pada tahun 2010 - permulaan kerja; pada tahun 2012 - penyelesaian rancangan reka bentuk dan pemodelan komputer terperinci mengenai aliran kerja; pada tahun 2015 - penciptaan sistem pendorong tenaga nuklear; pada tahun 2018 - penciptaan modul pengangkutan menggunakan sistem penggerak ini untuk menyiapkan sistem penerbangan pada tahun yang sama.
Ngomong-ngomong, fasa pemodelan komputer sebelumnya tidak tipikal untuk produk teknologi ruang angkasa yang dibuat, tetapi hari ini sangat diperlukan. Pada contoh enjin terbaru, yang dikembangkan di Rusia, Perancis dan AS, menjadi jelas bahawa kaedah lama klasik, ketika sebilangan besar prototaip dibuat untuk ujian, sudah usang.
Hari ini, ketika kemampuan teknologi komputer sangat tinggi, terutama dengan munculnya superkomputer, kita dapat menyediakan pemodelan proses fizikal dan matematik, membuat enjin maya, memainkan kemungkinan situasi, melihat di mana perangkap, dan hanya setelah itu pergi ke buat enjin, seperti yang mereka katakan "dalam perkakasan".
Inilah contoh yang baik. Anda mungkin pernah mendengar tentang enjin RD - 180 untuk roket Atlas yang dibuat untuk orang Amerika di Energomash Design Bureau. Daripada 25-30 salinan, yang biasanya dihabiskan untuk menguji mesin, hanya memerlukan 8, dan RD-180 segera menghidupkannya. Kerana pemaju mengambil masalah untuk "memainkan" semua ini di komputer.
- Berapa harga terbitan ini?
- Hari ini, 17 bilion rubel telah diisytiharkan untuk keseluruhan projek hingga 2018. Secara langsung untuk tahun 2010, 500 juta rubel telah diperuntukkan, termasuk 430 juta rubel - untuk Rosatom dan 70 juta rubel - untuk Roskosmos.
Secara semula jadi, kami ingin mempercayai bahawa jika kepemimpinan negara mengatakan bahawa ini adalah bidang keutamaan, dan wang telah diperuntukkan, maka ia akan diberikan.
Jumlah yang diisytiharkan kurang daripada yang kami mahukan, tetapi saya rasa ini sudah cukup untuk tahun-tahun mendatang dan sejumlah besar karya dapat dilakukan dengan wang ini.
Institut kami telah dilantik sebagai ketua loji tenaga nuklear, modul pengangkutan, kemungkinan besar, akan dibuat oleh Energia Rocket and Space Corporation.
Secara umum, proyek ini didasarkan pada kerjasama, yang terutama terdiri dari perusahaan Rosatom, yang harus membuat reaktor, dan Roskosmos, yang akan menghasilkan turbocompressor, generator dan mesin itu sendiri.
Sudah tentu, karya itu akan menggunakan landasan ilmiah yang dibuat pada tahun-tahun sebelumnya. Sebagai contoh, pengembangan reaktor didasarkan pada sebilangan besar keputusan yang sebelumnya dibuat pada mesin nuklear. Kerjasama itu sama. Ini adalah Institut Teknologi Penyelidikan Ilmiah Podolsk, Pusat Kurchatov, Institut Fizik dan Kejuruteraan Tenaga Obninsk. Pusat Keldysh, Biro Reka Bentuk untuk Kejuruteraan Kimia dan Biro Reka Bentuk Automasi Kimia Voronezh telah melakukan banyak perkara dalam keadaan tertutup. Kami akan memanfaatkan sepenuhnya pengalaman ini semasa membuat pengecas turbo. Untuk generator, kami menghubungkan Institut Elektromekanik, yang mempunyai pengalaman dalam membuat generator terbang.
Dengan kata lain, terdapat banyak asas, kerja tidak bermula dari awal.
- Bolehkah Rusia mendahului negara lain dalam pekerjaan ini?
- Saya tidak mengecualikan ini. Saya mengadakan pertemuan dengan wakil ketua NASA, kami membincangkan isu-isu yang berkaitan dengan kembali bekerja pada tenaga nuklear di angkasa lepas, dan dia mengatakan bahawa Amerika menunjukkan minat yang besar dalam isu ini. Menurutnya, kemungkinan mempercepat kerja ke arah ini di Barat tidak dapat dikesampingkan.
Saya tidak mengecualikan bahawa China dapat bertindak balas dengan tindakan aktif di pihaknya, jadi kita perlu bekerja dengan cepat. Dan bukan hanya untuk mendahului seseorang dengan setengah langkah. Kita perlu bekerja dengan cepat, pertama sekali, supaya dalam kerjasama antarabangsa yang baru muncul, dan secara de facto ia sedang dibentuk hari ini, kita kelihatan layak. Agar mereka membawa kita ke sana, dan tidak mengambil peranan orang yang seharusnya membuat ladang logam, tetapi supaya sikap terhadap kita akan sama seperti pada tahun 90-an. Kemudian sejumlah besar pekerjaan mengenai sumber nuklear di ruang angkasa dideklasifikasi. Apabila karya-karya ini diketahui oleh orang Amerika, karya-karya tersebut memberi mereka markah yang sangat tinggi. Sehingga program bersama telah dibuat bersama kami.
Pada prinsipnya, ada kemungkinan program antarabangsa untuk pembangkit tenaga nuklear, mirip dengan program kerjasama yang sedang berlangsung mengenai peleburan termonuklear terkawal.
- Anatoly Sazonovich, pada tahun 2011 dunia akan menyambut ulang tahun penerbangan berawak pertama ke angkasa. Ini adalah alasan yang baik untuk mengingatkan tentang pencapaian negara kita di angkasa lepas.
- Saya rasa betul. Bagaimanapun, ia bukan penerbangan pertama ke angkasa lepas. Penerbangan ini dapat dilaksanakan berkat penyelesaian pelbagai masalah saintifik, teknikal dan perubatan. Untuk pertama kalinya seorang lelaki terbang ke angkasa dan kembali ke Bumi, untuk pertama kalinya terbukti bahawa sistem perlindungan termal berfungsi dengan normal. Penerbangan itu memberi impak antarabangsa yang besar. Jangan lupa bahawa hanya 16 tahun yang berlalu sejak berakhirnya perang yang paling sukar bagi negara ini. Dan sekarang ternyata sebuah negara yang telah kehilangan lebih dari 20 juta orang dan mengalami kehancuran besar tidak hanya mampu melakukan sesuatu di tingkat dunia tertinggi, tetapi bahkan dapat melampaui seluruh dunia untuk jangka waktu tertentu. Ini adalah demonstrasi yang sangat penting yang mengangkat kewibawaan negara dan kebanggaan rakyat.
Dalam hidup saya ada dua peristiwa yang sama pentingnya. Ini adalah Hari Kemenangan dan pertemuan Yuri Gagarin, yang saya lihat secara peribadi. Pada 9 Mei 1945, seluruh Moscow, dari Dataran Merah ke pinggir bandar, keluar untuk meraikan di jalanan. Itu benar-benar dorongan spontan, dan dorongan yang sama mengagumkan adalah pada bulan April 1961 ketika Gagarin terbang.
Kepentingan antarabangsa untuk ulang tahun penerbangan setengah abad pertama mesti diperkukuhkan. Adalah perlu untuk menekankan dan mengingatkan masyarakat tentang peranan negara kita dalam penerokaan angkasa lepas. Malangnya, dalam 20 tahun kebelakangan ini, kami tidak melakukan ini dengan kerap. Sekiranya anda membuka Internet, anda akan melihat sejumlah besar bahan yang berkaitan, misalnya, ekspedisi Amerika ke bulan, tetapi tidak banyak bahan yang berkaitan dengan penerbangan Gagarin. Sekiranya anda bercakap dengan pelajar sekolah sekarang, saya tidak tahu siapa nama mereka yang lebih dikenali, Armstrong atau Gagarin. Oleh itu, saya menganggap sangat tepat untuk membuat keputusan untuk meraikan ulang tahun ke-50 penerbangan angkasa pertama berawak di peringkat negeri dan memberikannya suara antarabangsa.
Tsiolkovsky Russian Academy of Cosmonautics akan mengeluarkan pingat untuk acara ini, yang akan diberikan kepada orang-orang yang terlibat dalam penerbangan pertama atau memberikan sumbangan yang mencukupi untuk pengembangan astronautik. Di samping itu, kami bersiap untuk mengadakan persidangan antarabangsa yang besar, di mana ia dirancang untuk membincangkan dengan rakan-rakan asing dan Rusia mengenai ciri-ciri penerokaan angkasa lepas yang merupakan ciri-ciri tahap ini. Terdapat banyak soalan sukar di sini.
Sekiranya hari ini kita menghentikan seratus orang di jalan dan bertanya siapa angkasawan yang terbang di angkasa sekarang, Tuhan melarang, jika tiga atau empat orang menjawab kita, dan saya tidak yakin akan hal ini. Dan jika kita mengemukakan soalan, apa yang dilakukan angkasawan di stesen, maka lebih sedikit lagi. Saya berpendapat bahawa promosi kehidupan ruang angkasa sebenar, penerbangan berawak sangat penting, dan ia tidak dilakukan dengan cukup. Terdapat banyak bahan bodoh di TV, ketika seseorang bertemu dengan makhluk asing, atau bagaimana makhluk asing mengambil seseorang.
Saya ulangi, ulang tahun kelima puluh penerbangan angkasa pertama berawak adalah acara yang benar-benar membuat zaman, ia mesti disambut dengan cara yang paling bermaruah, baik di negara kita dan di peringkat antarabangsa. Dan tentu saja institut kami akan mengambil bahagian langsung dalam hal ini, dia yang berkaitan dengan penerbangan ini dan mengambil bahagian di dalamnya. Sebilangan pekerja kami pada tempoh itu mendapat penghargaan negara untuk menyelesaikan masalah penerbangan khususnya. Sebagai contoh, timbalan pengarah institut ketika itu, ahli akademik Georgy Petrov, mendapat gelaran Wira Pekerja Sosialis untuk pengembangan kaedah untuk perlindungan termal kapal semasa turun dari orbit. Sudah tentu, kami akan berusaha untuk meraikan acara ini dengan penuh maruah.
