Ядерная энергодвигательная установка для российского космического корабля

Проблема пилотируемых полетов в дальний космос до настоящего времени являлась фактически неразрешимой. Использующиеся на данном этапе жидкостные ракетные двигатели совершенно не подходят для подобных задач в виду крайне малой энергоэффективности. Такие вопросы, как кардинальное увеличение полезной нагрузки на единицу массы и сокращение сроков полета возможно решить лишь используя ядерную энергию.

Российская ядерная энергодвигательная установка мегаваттного класса в стадии испытаний

Попытки решить данную проблему в том или ином варианте предпринимались  в течение нескольких десятилетий как учеными США, так и советскими, а в дальнейшем и российскимми учеными. Американским специалистам пока не удалось создать приемлемую для космического пространства технологию, в то время, как российские инженеры решили в данном направлении ряд ключевых задач, ранее считавшиеся непреодолимыми.

Ядерная энергодвигательная установка мегаваттного класса создается в России, начиная с 2009 года. Целью данной разработки является создание ядерного реактора мегаваттного класса, работающего в связке с электроракетными двигателями большой мощности. Принципиальным моментом здесь является мощность, так как реакторы малой мощности до этого использовались. Но для пилотируемых миссий они не годились.

ТВЭЛ ядерного реактора для космоса успешно испытан

В июле 2014 года на «Машиностроительном заводе», являющимся предприятием Росатома был собран первый ТВЭЛ[i] для ядерной энергодвигательной установки будущего российского космического корабля. В этом же году прошли успешные испытания тепловыделяющих элементов по различным параметрам. Они были испытаны на вибро и ударные нагрузки, транспортные воздействия, а также ряд других параметров, определяющих ресурс изделия. За словосочетанием ТВЭЛ на самом деле стоит очень многое. Тепловыделяющий элемент ядерного реактора является его основой и представляет собой устройство, предназначенное для надежной передачи тепла от делящегося ядерного топлива к теплоносителю. Именно данное устройство обеспечивает надежность реактора и определяет его основные параметры.

Одной из самых сложных проблем использования ядерного реактора рассматриваемой мощности в космосе являлось его охлаждение. Чтобы обеспечить требуемое отведение тепла в космос с помощью жидкостных радиаторов, габариты и масса последних оказывались непомерно велики. При этом надежность такой системы оказывалась критически низкой - при попадании в радиатор микрометеоритов, система охлаждения могла бы полностью выйти из строя со всеми вытекающими последствиями.

Система охлаждения для космической ядерной энергоустановки создана

Схема капельной системы охлаждения российской ядерного реактора для космоса

Российские инженеры предложили совершенно иную, капельную систему. С помощью холодильника-излучателя вода превращается в капельный поток, который устремляется от корпуса реактора в космическое пространство, передавая таким образом в космос избыточное тепло. При этом капли воды не теряются, а улавливаются заборником, расположенном  на некотором удалении от корпуса реактора, и отправляются на повторный цикл. Система проста и надежна - обладая очень малой массой и высокой эффективностью, она при этом не боится микрометеоритов. Даже в случае повреждения какого либо компонента, система сохранит работоспособность. В октябре 2018 года была успешно завершена еще одна важнейшая часто работы - спроектирована, изготовлена и испытана уникальная система охлаждения ядерного реактора для космоса. Уникальность её заключается в том, что вместо традиционных жидкостных радиаторов была применена система капельного охлаждения. Её основными компонетами являются капельный холодильник излучатель, генератор капель, заборное устройство.

Чтобы понять, насколько важное значение имеют данные разработки, достаточно сказать, что никому в мире пока не удалось даже приблизиться к данной технологии, позволяющей преодолеть путь к Марсу не за год, а за месяц.

Российская ядерная энергодвигательная установка мегаваттного класса, снабженная электроракетными двигателями высокой мощности, даст возможность с максимальной экономичностью и значительной полезной нагрузкой доставлять экипажи и груз на Марс со скоростью в 20 раз больше, чем это возможно сейчас. Каким именно будет отдано предпочтение двигателям, пока не известно, но есть основанния считать, что плазменный двигатель даст наиболее выгодные характеристики. В частности, это может быть магнитоплазмодинамический двигатель, разрабатываемый Воронежским Конструкторским бюро химавтоматики.

Задачей ядерной энергодвигательной установки является обеспечение энерговооруженности, измеряемой мегаваттами. До настоящего времени уже были созданы электроракетные двигатели (по большей части ионные) и даже установлены на некоторые космические аппараты, однако их мощность была ничтожной (речь едва можно было вести о киловаттах). Наращивать мощность двигателей было невозможно поскольку для них попросту отсутствовал источник энергии. Российский космический ядерный реактор в корне меняет ситуацию, по сути обеспечивая революцию в космических полетах. Разрабатываемые сегодня плазменные двигатели имеют мощность в сотни кВт (а в перспективе - мегаватты), что в связке дает тягу, достаточную для тяжелого межпланетного корабля.

Важно отметить, что ядерная энергодвигательная установка будет включать в себя реактор на быстрых нейтронах нового поколения, рабочая температура которого будет на тысячу градусов выше, чем в применяемых сегодня промышленных ядерных реакторах. Во многом это достигнуто благодаря активному применению молибденовых сплавов. Ядерное топливо, которое будет применено в установке, имеет значительно более высокую степень обогащения, что дает возможность сделать реактор значительно компактнее современных образцов.



[i] Тепловыделяющий элемент

Подводные пирамиды Йонагуни

Проект “Орион”

Оружие древних цивилизаций

Тайны пещеры Пестера

Космический самолет Челомея

Как выбрать надёжного подрядчика для ремонта или строительства жилья

Вопросом, который будет освещён в этой статье, неоднократно задавался каждый, кто имел отношение к строительству. В ряде случаев выполнить строительно-ремонтные ...


Канадский каркасный дом

Современные строительные технологии предлагают значительное разнообразие методов строительства частных домов. Одним из них является каркасное строительство, получившее в последние десятилетия ...


Интернет вещей

В ближайшем будущем все предметы вокруг нас — от тостера до кондиционера — будут подключены к интернету. Они будут активно общаться с ...


Судно на подводных крыльях ракета

В Советском Союзе первое пассажирское судно на подводных крыльях «Ракета». вступило в эксплуатацию в 1957 году. В шестидесятых годах ...


Электричество без проводов

В одной из предыдущих тем мы с вами рассмотрели, как знаменитый сербский ученый Никола Тесла передавал электрический ток без проводов при ...


Понтий Пилат

Пятый римский прокуратор Иудеи, Самарии и Идумеи при императоре Тиберии. О происхождении Понтия Пилата сведений нет, известно только, что он принадлежал ...


Ключ к левитации

В 1936 году в журнале «The Illustrated London News» был описан потрясающий случай левитации человека. Ряд фотографий шаг за ...


Крымский мост

Строительство моста, который соединит Крым с Краснодарским краем - в самом разгаре. Напомним, госконтракт на строительство моста был подписан 17 ...


Красота и мощь побережья Кавказа

Повысить жизненный тонус, иммунитет, поправить здоровье, а также провести приятно отпуск, любуясь красотой гор, восхищаясь бурлящим морем- все это ...