Een van de meest ambitieuze Sovjet-Russische projecten op het gebied van ruimteverkenning is bijna voltooid en komt in de fase van onmiddellijke praktische uitvoering. We hebben het over de oprichting van een kerncentrale van een megawatt-klasse. Het maken en testen van een dergelijke motor kan de stand van zaken in de ruimte nabij de aarde aanzienlijk veranderen.
De kerncentrale van de megawattklasse (NPPU) is een gezamenlijk project van een groep Russische ondernemingen die deel uitmaken van Roscosmos en Rosatom. Dit project is gericht op de ontwikkeling van een kerncentrale van megawattklasse. Het is speciaal ontworpen om een nieuw ruimtevaartuig uit te rusten met de werknaam TEM (transport- en energiemodule). De belangrijkste uitvoerder van het werk aan het project voor het creëren van een kerncentrale is het Federale Staatseenheidsbedrijf "Onderzoekscentrum vernoemd naar M. V. Keldysh" (Moskou). Het doel van het ambitieuze project is om Rusland een leidende positie te geven in het creëren van energiecomplexen voor ruimtedoeleinden, die zeer efficiënt zijn en in staat zijn om een indrukwekkend scala aan taken in de ruimte op te lossen. Bijvoorbeeld verkenning van de maan, evenals verre planeten van ons zonnestelsel, inclusief het maken van automatische bases daarop.
Momenteel worden ruimtevluchten in de ruimte nabij de aarde uitgevoerd op raketten, die in gang worden gezet door de verbranding van vloeibare of vaste raketbrandstof in hun motoren. Vloeibare raketbrandstof is verdeeld in een oxidatiemiddel en een brandstof. Deze componenten bevinden zich in de verschillende tanks van de raket in vloeibare toestand. Het mengen van de componenten vindt al in de verbrandingskamer plaats, meestal door middel van injectoren. De druk wordt gecreëerd door het werk van een verdringer- of turbopompsysteem. Bovendien worden de drijfgascomponenten gebruikt om het mondstuk van de raketmotor te koelen. Vaste raketbrandstof is ook onderverdeeld in brandstof en oxidatiemiddel, maar ze hebben de vorm van een mengsel van vaste stoffen.
In de afgelopen decennia is de technologie van het gebruik van dit soort raketbrandstof in veel landen tot in het kleinste detail geperfectioneerd. Tegelijkertijd geven de raketwetenschappers zelf toe dat de verdere ontwikkeling van dergelijke technologieën problematisch is. Voormalig hoofd van de Russische Federale Ruimtevaartorganisatie Anatoly Perminov merkte op: “Over het algemeen is alles uit de bestaande raketmotoren geperst, of het nu vloeibaar of vast is. Pogingen om hun stuwkracht, specifieke impuls te vergroten, lijken gewoon hopeloos. Tegen deze achtergrond zijn andere technische oplossingen interessant. Bijvoorbeeld kerncentrales, die soms voor meer stuwkracht en specifieke impuls kunnen zorgen. Anatoly Perminov gaf een voorbeeld van een vlucht naar Mars, waar het nu nodig is om 1, 5-2 jaar heen en terug te vliegen. Met het gebruik van een nucleair voortstuwingssysteem kan de vliegtijd worden teruggebracht tot 2-4 maanden.
Hiermee rekening houdend, wordt in Rusland sinds 2010 een project uitgevoerd om een ruimtetransport- en energiemodule te creëren op basis van een kerncentrale van megawattklasse die geen analogen in de wereld heeft. De bijbehorende bestelling werd ondertekend door Dmitry Medvedev. Voor de uitvoering van dit project tot 2018 uit de federale begroting, Roscosmos en Rosatom, was het de bedoeling om 17 miljard roebel toe te wijzen, 7, 2 miljard roebel van dit bedrag werd toegewezen aan het staatsbedrijf Rosatom voor de oprichting van een reactorfaciliteit (Onderzoek en Design Institute Dollezhal Energy Technicians), 4 miljard roebel - aan het Keldysh Center voor de ontwikkeling van een voortstuwingssysteem voor kernenergie, 5,8 miljard roebel - aan RSC Energia, dat een transport- en energiemodule moest creëren. In overeenstemming met het nieuwe federale ruimteprogramma in 2016-2025 voor verdere werkzaamheden aan het project, was het de bedoeling om nog eens 22 miljard 890 miljoen roebel toe te wijzen.
Al deze werken worden niet helemaal opnieuw in Rusland uitgevoerd. De mogelijkheid om kernenergie in de ruimte te gebruiken, wordt sinds het midden van de jaren vijftig overwogen door vooraanstaande Russische specialisten als Keldysh, Kurchatov en Korolev. Alleen al van 1970 tot 1988 lanceerde de Sovjet-Unie meer dan 30 verkenningssatellieten in de ruimte, die waren uitgerust met kerncentrales met een laag vermogen zoals Topaz en Buk. Deze satellieten werden gebruikt om een bewakingssysteem voor alle weersomstandigheden te creëren voor oppervlaktedoelen in het hele watergebied van de Wereldoceaan, en om doelaanduidingen uit te geven met transmissie naar commandoposten of wapendragers - de Legend marine space verkenning en doelwit aanwijzingssysteem (1978). Ook werd in de periode van 1960 tot 1980 een nucleaire raketmotor ontwikkeld en getest in ons land op de testlocatie Semipalatinsk, meldde het TASS-bureau.
Kernreactor-converter "Topaz" (gereduceerd model)
Experts benadrukken de volgende voordelen van voortstuwingssystemen voor kernenergie:
- De mogelijkheid om in 1, 5 maanden naar Mars te vliegen en terug te keren, terwijl een vlucht met conventionele raketmotoren tot 1, 5 jaar kan duren zonder de mogelijkheid om terug te keren.
- Nieuwe kansen in de studie van de nabije aarde.
- Het vermogen om te manoeuvreren en te versnellen, in tegenstelling tot installaties die alleen kunnen versnellen en vervolgens langs een bepaald traject vliegen.
- Verlaging van onderhoudskosten, die wordt bereikt door een hoge resource, 10 jaar gebruik is mogelijk.
- Een aanzienlijke toename van het laadvermogen dat in een baan om de aarde wordt gebracht door het ontbreken van grote brandstoftanks.
Op 20 juli 2014 werd een patent van de Russische Federatie ontvangen onder het nummer RU2522971 voor de "Nuclear Power Propulsion Plant" (NPP), de auteur is academicus A. Koroteev. Later, op de tentoonstelling "State Order - FOR Fair Procurement 2016", JSC "NIKIET" vernoemd naar Dollezhal presenteerde een model van een reactorinstallatie voor een kerncentrale van een megawatt-klasse. Het is bekend dat de kerncentrale die in ons land wordt ontwikkeld, uit drie hoofdelementen bestaat: een reactorcentrale met een werkvloeistof en hulpapparatuur, zoals een turbinegenerator-compressor en een warmtewisselaar-recuperator; een elektrisch raketvoortstuwingssysteem en een radiatorkoelkast (een systeem om warmte in de ruimte te dumpen). Gezien de voortgang van de werkzaamheden, kan worden opgemerkt dat de Russische Federatie alle kansen heeft om als eerste een ruimtevaartuig in een baan om de aarde te lanceren, dat zal worden uitgerust met een kerncentrale.
Het is de bedoeling dat tegen 2019 een model van een kerncentrale in ijzer wordt gemaakt om te testen. En de eerste ruimtevluchten met een dergelijke energiecentrale zullen in de jaren 2020 plaatsvinden. Dmitry Makarov, directeur van het Institute of Reactor Materials (IRM, Sverdlovsk Region), vertelde journalisten in april 2016 dat de eerste vliegtesten van een nucleair ruimtevoortstuwingssysteem gepland waren voor de jaren 2020. In antwoord op de vragen van TASS-journalisten merkte hij op dat in de nabije toekomst een op de grond gebaseerde prototypestandaard van dit apparaat in Rusland zal worden gemaakt en dat de eerste vliegtests in de ruimte in de jaren 2020 zullen plaatsvinden. Een dergelijke installatie van een megawatt-klasse zal de vorming van krachtige elektrische kernmotoren mogelijk maken die interplanetaire voertuigen tot serieuze snelheden kunnen versnellen. Als onderdeel van dit project creëert Rosatom het hart van de faciliteit - een kernreactor.
Model van een reactorinstallatie voor een kerncentrale van een megawattklasse
Volgens Makarov heeft de IRM met succes de tests van warmtegeleidende elementen (TVEL) voor deze installatie voltooid, waarbij werd gespecificeerd dat splijtstofelementen op ware grootte werden getest, die naar verwachting in dergelijke reactoren zullen worden gebruikt. Makarov twijfelt er niet aan dat het op basis van de ervaring en competentie van de Roscosmos- en Rosatom-instituten mogelijk zal zijn om een voortstuwingssysteem voor kernenergie te creëren waarmee ons land niet alleen de dichtstbijzijnde, maar ook verre planeten van ons zonnestelsel kan bereiken. In feite zal er een platform worden ontwikkeld met behulp waarvan serieuze onderzoeksprogramma's gericht op het bestuderen van de diepe ruimte kunnen worden uitgevoerd.
De ontwikkeling van een kerncentrale in Rusland heeft de volgende praktische voordelen. Ten eerste is dit een aanzienlijke uitbreiding van de capaciteiten van Rusland en de mensheid in het algemeen. Nucleair aangedreven ruimtevaartuigen zullen menselijke reizen naar Mars en andere planeten werkelijkheid maken.
Ten tweede zullen dergelijke schepen de menselijke activiteit in de ruimte nabij de aarde aanzienlijk vergroten, wat een echte kans biedt om de maan te koloniseren (er zijn al projecten om kerncentrales te bouwen op de satelliet van de aarde). “Het gebruik van kerncentrales wordt overwogen voor grote bemande ruimtesystemen, en niet voor kleine ruimtevaartuigen die kunnen vliegen op andere soorten installaties met ionenmotoren of zonnewindenergie. Op herbruikbare interorbitale sleepboten zal het mogelijk zijn om voortstuwingssystemen met kernenergie te gebruiken. Bijvoorbeeld om verschillende ladingen tussen lage en hoge banen te verplaatsen, om vluchten naar asteroïden uit te voeren. Het zal ook mogelijk zijn om een expeditie naar Mars te sturen of een herbruikbare maansleepboot te maken ', zegt professor Oleg Gorshkov. Dergelijke schepen kunnen de hele economie van ruimteverkenning veranderen. Zoals de specialisten van RSC Energia opmerken, zal een nucleair aangedreven draagraket in staat zijn om de kosten van het lanceren van een lading in een cirkelvormige baan met meer dan twee keer te verlagen in vergelijking met raketten die zijn uitgerust met raketmotoren met vloeibare stuwstof.
Ten derde is deze ontwikkeling nieuwe technologieën en materialen die zeker zullen verschijnen tijdens de uitvoering van het project. Ze kunnen worden geïntroduceerd in andere takken van de Russische industrie - machinebouw, metallurgie, enz. Dit is een doorbraakproject dat, indien succesvol uitgevoerd, een nieuwe impuls kan geven aan de Russische economie.
