Jeden z nejambicióznějších sovětsko-ruských projektů v oblasti průzkumu vesmíru je těsně před dokončením a vstupuje do fáze bezprostřední praktické implementace. Mluvíme o vytvoření jaderné elektrárny o megawattové třídě. Vytvoření a testování takového motoru může významně změnit stav věcí v kosmickém prostoru.
Jaderná elektrárna třídy megawattů (NPPU) je společným projektem skupiny ruských podniků, které jsou součástí Roscosmosu a Rosatomu. Tento projekt je zaměřen na vývoj jaderné elektrárny třídy megawattů. Je navržen speciálně pro vybavení nové kosmické lodi s pracovním názvem TEM (transportní a energetický modul). Hlavním vykonavatelem prací na projektu vytvoření jaderné elektrárny je Federální státní jednotné podnikání „Výzkumné centrum pojmenované po M. V. Keldyshovi“(Moskva). Cílem ambiciózního projektu je dostat Rusko na přední místo ve vytváření energetických komplexů pro vesmírné účely, které jsou vysoce účinné a schopné řešit působivou škálu úkolů ve vesmíru. Například průzkum Měsíce, ale i vzdálených planet naší sluneční soustavy, včetně vytvoření automatických základen na nich.
V současné době se vesmírné lety v blízkém zemském prostoru provádějí na raketách, které se dají do pohybu v důsledku spalování kapalného nebo pevného raketového paliva v jejich motorech. Kapalné raketové palivo se dělí na oxidační činidlo a palivo. Tyto součásti jsou v různých nádržích rakety v kapalném stavu. Míchání složek probíhá již ve spalovací komoře, obvykle pomocí vstřikovačů. Tlak je vytvářen prací výtlakového nebo turbočerpadlového systému. Kromě toho se součásti pohonu používají k chlazení trysky raketového motoru. Tuhá raketová paliva se také dělí na palivo a okysličovadlo, ale jsou ve formě směsi pevných látek.
V posledních desetiletích byla technologie používání těchto typů raketového paliva v mnoha zemích zdokonalena do nejmenších detailů. Samotní raketoví vědci přitom přiznávají, že další vývoj takových technologií je problematický. Bývalý šéf Ruské federální vesmírné agentury Anatolij Perminov poznamenal: „Zhruba řečeno, ze stávajících raketových motorů bylo vytlačeno vše, ať už kapalné nebo tuhé. Pokusy zvýšit jejich tah, konkrétní impuls se zdají být prostě beznadějné. “Na tomto pozadí jsou zajímavá další technická řešení. Například jaderné elektrárny, které mohou občas poskytnout zvýšení tahu a specifického impulsu. Anatolij Perminov uvedl příklad letu na Mars, na který je nyní nutné letět 1, 5–2 roky tam a zpět. S využitím jaderného pohonného systému by se doba letu mohla zkrátit na 2-4 měsíce.
Když to vezmeme v úvahu, v Rusku se od roku 2010 realizuje projekt na vytvoření modulu pro vesmírnou dopravu a energii na základě jaderné elektrárny třídy megawattů, která nemá ve světě obdoby. Odpovídající objednávka byla podepsána Dmitrijem Medveděvem. Pro realizaci tohoto projektu do roku 2018 z federálního rozpočtu Roscosmos a Rosatom bylo plánováno přidělit 17 miliard rublů, 7,2 miliardy rublů z této částky bylo přiděleno státní korporaci Rosatom na vytvoření reaktorového zařízení (Výzkum and Design Institute Dollezhal Energy Technicians), 4 miliardy rublů - do Keldysh Center na vývoj pohonného systému jaderné energie, 5,8 miliardy rublů - společnosti RSC Energia, která měla vytvořit dopravní a energetický modul. V souladu s novým federálním vesmírným programem na období 2016–2025 pro další práci na projektu se počítalo s přidělením dalších 22 miliard 890 milionů rublů.
Všechny tyto práce se provádějí v Rusku ne od nuly. O možnosti využití jaderné energie ve vesmíru uvažují od poloviny 50. let 20. století tak významní ruští specialisté jako Keldysh, Kurchatov a Korolev. Jen od roku 1970 do roku 1988 vypustil Sovětský svaz do vesmíru více než 30 průzkumných satelitů, které byly vybaveny nízkoenergetickými jadernými elektrárnami jako Topaz a Buk. Tyto satelity byly použity k vytvoření systému sledování za každého počasí pro povrchové cíle v celé vodní oblasti Světového oceánu a také k určení určení cíle s přenosem na velitelská stanoviště nebo nosiče zbraní - průzkum mořského prostoru Legend a cíl systém označení (1978). Také v letech 1960 až 1980 byl u nás na testovacím místě Semipalatinsk vyvinut a testován jaderný raketový motor, informovala agentura TASS.
Konvertor jaderného reaktoru "Topaz" (zmenšený model)
Odborníci zdůrazňují následující výhody pohonných systémů pro jadernou energii:
- Schopnost letět na Mars za 1, 5 měsíce a vrátit se zpět, zatímco let s použitím konvenčních raketových motorů může trvat až 1, 5 let bez možnosti návratu zpět.
- Nové příležitosti ve studiu blízkého zemského prostoru.
- Schopnost manévrovat a zrychlovat, na rozdíl od instalací, které mohou pouze zrychlovat a poté létat po dané trajektorii.
- Snižování nákladů na údržbu, kterých je dosaženo díky vysokému zdroji, umožňuje 10letý provoz.
- Významné zvýšení hmotnosti užitečného zatížení na oběžnou dráhu v důsledku absence velkých palivových nádrží.
20. července 2014 byl obdržen patent Ruské federace pod číslem RU2522971 na „Pohonnou elektrárnu na jadernou energii“(JE), autorem je akademik A. Koroteev. Později na výstavě „Státní objednávka - PRO férové zakázky 2016 “, JSC„ NIKIET “pojmenovaná po Dollezhalovi představila model reaktorové elektrárny pro jadernou elektrárnu megawattové třídy. Je známo, že jaderná elektrárna, která se u nás vyvíjí, se skládá ze tří hlavních prvků: reaktorové elektrárny s pracovní tekutinou a pomocných zařízení, jako je generátor turbíny-kompresor a výměník tepla-rekuperátor; elektrický raketový pohonný systém a chladič chladiče (systém pro odvod tepla do vesmíru). S ohledem na postup prací lze poznamenat, že Ruská federace má veškerou šanci být první, kdo vypustí na oběžnou dráhu kosmickou loď, která bude vybavena jadernou elektrárnou.
Plánuje se, že do roku 2019 bude vytvořen model jaderné elektrárny na testování železa. A první lety do vesmíru pomocí takové elektrárny se uskuteční v roce 2020. Dmitrij Makarov, ředitel Ústavu materiálů pro reaktory (IRM, Sverdlovská oblast), novinářům v dubnu 2016 řekl, že první letové zkoušky jaderného vesmírného pohonného systému byly naplánovány na 20. léta 20. století. Při zodpovězení otázek novinářů agentury TASS poznamenal, že v blízké budoucnosti bude v Rusku vytvořen pozemní prototypový stojan tohoto zařízení a první letové zkoušky ve vesmíru proběhnou v roce 2020. Taková instalace třídy megawattů umožní vytvoření výkonných elektrických jaderných motorů, které mohou meziplanetární vozidla zrychlit na vážné rychlosti. V rámci tohoto projektu Rosatom vytváří srdce zařízení - jaderný reaktor.
Model reaktorové elektrárny pro jadernou elektrárnu třídy megawattů
Podle Makarova IRM úspěšně dokončil testy tepelně vodivých prvků (TVEL) pro tuto instalaci, přičemž specifikoval, že byly testovány palivové články v plném rozsahu, které jsou plánovány pro použití v takových reaktorech. Makarov nepochybuje, že na základě zkušeností a kompetencí ústavů Roscosmos a Rosatom bude možné vytvořit pohonný systém jaderné energie, který naší zemi umožní dosáhnout nejen na nejbližší, ale i vzdálené planety naší sluneční soustavy. Ve skutečnosti bude vyvinuta platforma, pomocí které bude možné realizovat seriózní výzkumné programy zaměřené na studium hlubokého vesmíru.
Rozvoj jaderné elektrárny v Rusku má následující praktické výhody. Za prvé se jedná o významné rozšíření schopností Ruska a lidstva obecně. Sonda poháněná jadernou energií učiní cestování lidí na Mars a další planety realitou.
Za druhé, takové lodě významně posílí lidskou aktivitu v blízkosti Země, což poskytne skutečnou příležitost začít kolonizovat Měsíc (již existují projekty na výstavbu jaderných elektráren na zemském satelitu). "Využití jaderných elektráren je zvažováno pro velké vesmírné systémy s lidskou posádkou, a ne pro malé kosmické lodě, které mohou létat na jiných typech zařízení pomocí iontových motorů nebo sluneční větrné energie." Na opakovaně použitelné interorbitální remorkéry bude možné použít pohonné systémy pro jadernou energii. Například přesouvat různé náklady mezi nízkou a vysokou oběžnou dráhou, provádět lety k asteroidům. Bude také možné vyslat expedici na Mars nebo vytvořit opakovaně použitelný lunární remorkér, “říká profesor Oleg Gorshkov. Takové lodě jsou schopné změnit celou ekonomiku průzkumu vesmíru. Jak poznamenávají specialisté RSC Energia, nosná raketa poháněná jadernou energií bude schopna snížit náklady na vypuštění užitečného nákladu na oběžnou dráhu více než dvakrát ve srovnání s raketami vybavenými raketovými motory na kapalná paliva.
Za třetí, tento vývoj jsou nové technologie a materiály, které se určitě objeví během implementace projektu. Mohou být zavedeny do dalších odvětví ruského průmyslu - strojírenství, metalurgie atd. Jedná se o průlomový projekt, který v případě úspěšné implementace může dát nový impuls ruské ekonomice.
