Venemaal on alustatud megavattklassi tuumaelektrijaama arendamist uue põlvkonna kosmosetehnoloogia jaoks. Ülesanne on usaldatud Keldyshi uurimiskeskusele. Keskuse direktor, Tsiolkovski Venemaa kosmonautikaakadeemia president Anatoli KOROTEJEV räägib Interfax-AVNile selle projekti tähtsusest Venemaa kosmonautikale ja selle tähtsusest, kirjutab Rewer.net.
- Anatoli Sazonovitš, tuumaelektrijaama arendamisest on saanud prioriteetne eesmärk, mille saavutamiseks koondatakse märkimisväärsed ressursid. Kas see on tõesti projekt, millest sõltub astronautika tulevik?
- Täpselt. Vaatame, mida astronautika täna teeb. Näeme selliseid valdkondi nagu satelliitside, ülitäpne kosmoses navigeerimine, Maa kaugseire - see tähendab kõike, mis on seotud teabe toega. Teine suund on küsimuste lahendamine, mis on seotud meie kosmosealaste teadmiste laiendamisega väljaspool maa-lähedast ruumi. Lõpuks töötab kosmonautika nii meil kui ka teistes riikides teatud hulga kaitseülesannete lahendamiseks. Need on tavapäraselt kolm ülesannete komplekti tänapäeva kosmosetegevuses. Nende lahendamiseks kasutatakse ajaproovitud, tõestatud transpordisüsteeme.
Kui me vaatame, mida me homme astronaudilt ootame, siis koos juba lahendatavate ülesannete hulga parandamisega tõstatatakse ka kosmoses tootmistehnoloogiate arendamise küsimused. Samuti räägime ekspeditsioonidest Kuule ja Marsile. Ja mitte ekspeditsioonide külastamisest, mis oli Ameerika ekspeditsioon Kuule, vaid pikast viibimisest teistel planeetidel, et saaksite nende uurimisele piisavalt aega pühendada.
Lisaks tõstatatakse küsimusi Maa võimaliku toiteallika kohta kosmosest, võitlusest asteroid-komeedi ohu vastu. Kõik need ülesanded on praegusest täiesti erinevas järjekorras. Seega, kui mõelda, kuidas seda ülesannete kompleksi pakub transpordi- ja energiastruktuur, näeme, et on tõsine vajadus suurendada meie kosmoselaevade energiavarustust ja mootorite tõhusust.
Meil on täna ökonoomsed sõidukid. Kujutage ette, et iga 100 Maalt lendava tonni kohta muutub 3% parimal juhul kasulikuks. See kehtib kõigi kaasaegsete rakettide kohta. Kõik muu visatakse põlenud kütusena minema.
Pikaajaliste ülesannete osas on äärmiselt oluline, et liiguksime ruumis piisavalt majanduslikult. Siin on konkreetse tõukejõu mõiste, mis iseloomustab mootori efektiivsust. See on selle tekitatud tõukejõu ja massi kütusekulu suhe. Kui võtta esimene Saksa rakett FAU-2, siis selle eriline tõukejõud vanades mõõtühikutes oli 220 sekundit. Täna annab parim tõukejõusüsteem, mis kasutab vesinikku koos hapnikuga, konkreetse tõukejõu kuni 450 sekundit. See tähendab, et maailma parimate mõtete 60–70-aastane töö on tõstnud traditsiooniliste raketimootorite spetsiifilist tõukejõudu vaid kaks korda.
Kas seda näitajat on võimalik mitu korda või suurusjärgu võrra suurendada? Tuleb välja, et on olemas. Näiteks tuumamootoreid kasutades võiksime tõukejõudu suurendada umbes 900 sekundini, see tähendab veel kaks korda. Kasutades kiirendamiseks ioniseeritud töövedelikku, võivad need jõuda väärtusteni 9000–10000 sekundit, see tähendab, et nad tõstaksid tõukejõudu 20 korda. Ja see on tänaseks juba osaliselt saavutatud: väikese tõukejõuga satelliitidel kasutatakse plasmamootoreid, mis annavad konkreetse tõukejõu suurusjärgus 1600 sekundit. Sellised seadmed vajavad siiski piisavat elektrienergiat. Kui te ei võta arvesse täiesti ainulaadset struktuuri - rahvusvahelist kosmosejaama, kus elektritase on umbes 100 kW, siis täna on kõige võimsamate satelliitide elektrivarustus vaid 20-30 kW. Kui jääme sellele tasemele, on väga raske lahendada mitmeid ülesandeid.
- See tähendab, et teil on vaja kvalitatiivset hüpet?
- Jah. Astronautika on praegu olukorras, mis on lähedane sellele, millesse lennundus sattus pärast Teist maailmasõda, kui selgus, et kolbmootoritega pole enam võimalik kiirust suurendada, sõiduulatust tõsiselt suurendada ja üldiselt saada majanduslikult tasuvat lennundust. Siis, nagu mäletate, toimus lennunduses hüpe ja nad vahetasid kolbmootorid reaktiivmootorite vastu. Ligikaudu sama olukord on praegu kosmosetehnoloogias. Meil puudub tõsiste väljakutsete lahendamiseks energia tipptasemel.
Muide, see sai selgeks mitte täna. Juba 60ndatel ja 70ndatel alustati nii meie riigis kui ka USAs tööd tuumaenergia kasutamisega kosmoses. Esialgu seati ülesandeks luua raketimootorid, mis kütuse ja oksüdeerija põlemiskeemilise energia asemel kasutaksid vesiniku kuumutamist temperatuurini umbes 3000 kraadi. Kuid selgus, et selline otsetee on endiselt ebaefektiivne. Saame lühikese aja jooksul suure tõukejõu, kuid samal ajal viskame välja reaktiivjuga, mis reaktori ebanormaalse töö korral võib osutuda radioaktiivselt saastunuks.
Vaatamata tohutule tööle, mida tehti 60ndatel ja 70ndatel NSV Liidus ja USA -s, ei suutnud me ega ameeriklased toona töökindlaid töömootoreid luua. Nad töötasid, kuid mitte palju, sest vesiniku kuumutamine tuumareaktoris kuni 3000 tuhande kraadini on tõsine ülesanne.
Mootorite maapealsete katsetuste käigus esines ka keskkonnaprobleeme, kuna radioaktiivsed düüsid paiskus atmosfääri. NSV Liidus viidi see töö läbi Kasahstani jäänud spetsiaalselt tuumakatsetusteks ette valmistatud Semipalatinski katseplatsil.
Ja veel, seoses tuumaenergia kasutamisega kosmoseaparaatide toiteallikaks, tegi NSV Liit neil aastatel väga tõsise sammu. Toodeti 32 satelliiti. Kasutades seadmetel tuumaenergiat, oli võimalik saada elektrienergiat suurusjärgu võrra suurem kui päikeseenergiast.
Seejärel lõpetasid NSV Liit ja USA erinevatel põhjustel mõneks ajaks selle töö. Täna on selge, et neid tuleb uuendada. Kuid meile tundus ebamõistlik jätkata niimoodi peaga, et teha tuumamootor, millel on ülalnimetatud puudused, ja pakkusime välja täiesti teistsuguse lähenemise.
- Ja mis on uue lähenemisviisi põhimõtteline erinevus?
„See lähenemine erines vanast samamoodi, nagu hübriidauto erineb tavaautost. Tavaautos pöörab mootor rattaid, hübriidautodes aga elektrit mootorist ja see elekter pöörab rattaid. See tähendab, et luuakse omamoodi vahejaam.
Samamoodi oleme välja pakkunud skeemi, mille kohaselt kosmosereaktor ei kuumuta sellest väljutatavat juga, vaid toodab elektrit. Kuum gaas reaktorist pöörab turbiini, turbiin pöörab elektrigeneraatori ja kompressori, mis ringleb töövedelikku suletud ahelas. Generaator toodab elektrit plasmamootorile, mille tõukejõud on 20 korda suurem kui keemiamootoritel.
Millised on selle lähenemise peamised eelised. Esiteks pole Semipalatinski katsepaika vaja. Saame Venemaa territooriumil läbi viia kõik katsed, ilma et oleksime osalenud pikki keerulisi rahvusvahelisi läbirääkimisi tuumaenergia kasutamise üle väljaspool riiki. Teiseks, mootorist väljuv juga ei ole radioaktiivne, kuna suletud ahelas asuvast reaktorist läbib täiesti erinev töövedelik. Lisaks ei pea me selles skeemis vesinikku kuumutama, siin ringleb reaktoris inertne töövedelik, mis soojeneb kuni 1500 kraadi. Lihtsustame oma ülesannet tõsiselt. Lõpuks tõstame lõpuks tõukejõudu mitte kaks korda, vaid 20 korda võrreldes keemiliste mootoritega.
- Kas saate nimetada projekti ajakava?
- Projekt hõlmab järgmisi etappe: 2010. aastal - töö algus; 2012. aastal - eskiisprojekti valmimine ja töövoo detailne arvutimudeli koostamine; 2015. aastal - tuumaenergia tõukejõusüsteemi loomine; 2018. aastal - seda tõukejõusüsteemi kasutava transpordimooduli loomine, et valmistada süsteem ette lendamiseks samal aastal.
Muide, arvutimodelleerimise faas ei olnud varem loodud kosmosetehnoloogia toodete jaoks tüüpiline, kuid täna on see hädavajalik. Viimaste mootorite näitel, mis töötati välja Venemaal, Prantsusmaal ja USA -s, selgus, et klassikaline vana meetod, kui testimiseks tehti suur hulk prototüüpe, on vananenud.
Täna, kui arvutitehnoloogia võimalused on väga suured, eriti superarvutite tulekuga, saame pakkuda protsesside füüsilist ja matemaatilist modelleerimist, luua virtuaalse mootori, mängida võimalikke olukordi, näha, kus on lõksud ja alles pärast seda minna luua mootor, nagu öeldakse "riistvaras".
Siin on hea näide. Olete ilmselt kuulnud Energomashi disainibüroos ameeriklastele loodud Atlase raketi mootorist RD - 180. 25–30 eksemplari asemel, mis tavaliselt kulusid mootori testimiseks, kulus vaid 8 ja RD-180 läks kohe ellu. Kuna arendajad võtsid vaevaks seda kõike arvutites “mängida”.
- Mis on emissiooni hind?
- Tänaseks on kogu projekti jaoks deklareeritud 17 miljardit rubla kuni 2018. aastani (kaasa arvatud). Otse 2010. aastaks on eraldatud 500 miljonit rubla, sealhulgas 430 miljonit rubla - Rosatomi jaoks ja 70 miljonit rubla - Roskosmose jaoks.
Loomulikult tahaksime uskuda, et kui riigi juhtkond ütleb, et see on prioriteetne valdkond ja raha on eraldatud, siis see ka antakse.
Deklareeritud summa on väiksem, kui me sooviksime, kuid arvan, et sellest piisab järgnevateks aastateks ja selle rahaga saab teha suure hulga töid.
Meie instituut on määratud tuumajaama juhiks, transpordimooduli valmistab suure tõenäosusega Energia raketi- ja kosmosekorporatsioon.
Üldiselt põhineb projekt koostööl, mis koosneb peamiselt Rosatomi ettevõtetest, kes peaksid tootma reaktori, ja Roskosmosest, kes hakkab tootma turbokompressoreid, generaatoreid ja mootoreid.
Loomulikult kasutatakse töös eelmistel aastatel loodud teaduslikku alust. Näiteks põhineb reaktori väljatöötamisel suur hulk otsuseid, mis varem tehti tuumamootori kohta. Koostöö on sama. See on Podolski teadusuuringute tehnoloogiline instituut, Kurtšatovi keskus, Obninski füüsika ja energeetika instituut. Keldyshi keskus, keemiatehnoloogia projekteerimisbüroo ja Voroneži keemiaautomaatika disainibüroo on suletud ahelas palju ära teinud. Kasutame seda kogemust turbokompressori loomisel täielikult ära. Generaatori jaoks ühendame elektromehaanika instituudi, kellel on lendavate generaatorite loomise kogemus.
Ühesõnaga, eeltööd on arvestatavad, töö ei alga nullist.
- Kas Venemaa saab selles töös teistest riikidest ette?
- Ma ei välista seda. Mul oli kohtumine NASA asejuhatajaga, arutasime küsimusi, mis on seotud kosmose tuumaenergeetikaga tööle naasmisega, ja ta ütles, et ameeriklased näitavad selle teema vastu suurt huvi. Tema arvates ei saa välistada võimalust selles suunas läänes tööd kiirendada.
Ma ei välista, et Hiina saab sellele reageerida oma aktiivse tegevusega, seega peame kiiresti töötama. Ja mitte ainult selleks, et jõuda kellestki poole sammu võrra ette. Peame esmalt kiiresti töötama, et kujunevas rahvusvahelises koostöös ja tegelikkuses seda tänapäeval kujundatakse, näeksime väärilised välja. Et nad meid sinna viiksid, mitte ei võtaks nende inimeste rolli, kes peaksid metallitalusid tegema, vaid et suhtumine meisse oleks sama, mis oli näiteks 90ndatel. Seejärel kustutati suur hulk tuumaallikatega seotud tööd kosmoses. Kui need teosed ameeriklastele teada said, andsid nad neile väga kõrgeid hindeid. Kuni selleni, et meiega koostati ühisprogramme.
Põhimõtteliselt on võimalik, et tuumaelektrijaama jaoks on olemas rahvusvaheline programm, mis sarnaneb käimasolevale kontrollitud termotuumasünteesi koostööprogrammile.
- Anatoli Sazonovitš, 2011. aastal tähistab maailm esimese mehitatud kosmoselennu aastapäeva. See on hea põhjus meenutada meie riigi saavutusi kosmoses.
- Ma arvan, et jah. Lõppude lõpuks polnud see lihtsalt esimene mehitatud lend kosmosesse. Lend sai võimalikuks tänu väga paljude teaduslike, tehniliste ja meditsiiniliste küsimuste lahendamisele. Esmakordselt lendas mees kosmosesse ja naasis Maale, esimest korda tõestati, et termokaitsesüsteem töötab normaalselt. Lennul oli suur rahvusvaheline mõju. Ärgem unustagem, et riigi jaoks kõige raskema sõja lõppemisest on möödas vaid 16 aastat. Ja nüüd selgus, et riik, mis on kaotanud rohkem kui 20 miljonit inimest ja kannatanud tohutu hävingu, on võimeline mitte ainult midagi kõrgeimal maailmatasemel tegema, vaid isegi teatud aja jooksul edestama kogu maailma. See oli äärmiselt oluline meeleavaldus, mis tõstis riigi autoriteeti ja rahva uhkust.
Minu elus oli kaks sarnase tähtsusega sündmust. See on võidupüha ja Juri Gagarini kohtumine, mida ma isiklikult nägin. 9. mail 1945 läks kogu Moskva Punasest väljakust äärelinna tänavatele tähistama. See oli tõepoolest spontaanne impulss ja sama muljetavaldav impulss oli 1961. aasta aprillis, kui Gagarin lendas.
Tuleb tugevdada esimese lennu poolesaja aastapäeva rahvusvahelist tähtsust. On vaja rõhutada ja meelde tuletada ühiskonnale meie riigi rolli kosmoseuuringutes. Kahjuks ei ole me viimase 20 aasta jooksul seda eriti teinud. Kui avate Interneti, näete tohutul hulgal materjali, mis on seotud näiteks Ameerika ekspeditsiooniga Kuule, kuid Gagarini lennuga seotud materjali pole liiga palju. Kui rääkida praeguste kooliõpilastega, siis ma ei tea, kelle nime nad paremini teavad, Armstrongi või Gagarini. Seetõttu pean ma täiesti õigeks teha otsus tähistada osariigi tasandil esimese mehitatud kosmoselennu 50. aastapäeva ja anda sellele rahvusvaheline kõla.
Tsiolkovski Venemaa kosmonautikaakadeemia annab selle sündmuse eest välja medali, mille saavad inimesed, kes olid seotud esimese lennuga või andsid piisava panuse astronautika arengusse. Lisaks valmistume suure rahvusvahelise konverentsi korraldamiseks, kus on kavas arutada välis- ja Venemaa partneritega mehitatud kosmoseuuringute praegusele etapile iseloomulikke jooni. Siin on palju keerulisi küsimusi.
Kui täna peatame sada inimest tänaval ja küsime, kes kosmonautidest praegu kosmoses lendab, hoidku jumal, kui meile vastab kolm või neli inimest, ja ma pole selles veendunud. Ja kui me esitame küsimuse, mida astronaudid jaamas teevad, siis veel vähem. Arvan, et reaalse kosmoseelu, mehitatud lendude edendamine on äärmiselt oluline ja seda ei tehta piisavalt. Telekas on palju rumalaid materjale, kui keegi kohtus tulnukatega või kuidas tulnukad kellegi ära viisid.
Kordan, esimese mehitatud kosmoselennu viiekümnes aastapäev on tõeliselt epohhiloov sündmus, seda tuleb tähistada kõige väärikamal viisil nii meie riigis kui ka rahvusvahelisel tasandil. Ja loomulikult võtab meie instituut sellest otseselt osa, tema, kes oli selle lennuga seotud ja osales selles. Mitmed meie selle aja töötajad said riiklikke auhindu eelkõige lennuprobleemide lahendamise eest. Näiteks sai tollase instituudi asedirektor akadeemik Georgy Petrov sotsialistliku töö kangelase tiitli laeva termilise kaitse meetodite väljatöötamise eest orbiidilt laskumise ajal. Loomulikult püüame seda sündmust väärikalt tähistada.
