Jedan od najambicioznijih sovjetsko-ruskih projekata na području istraživanja svemira blizu je završetka i ulazi u fazu neposredne praktične implementacije. Govorimo o stvaranju nuklearne elektrane klase megavata. Stvaranje i ispitivanje takvog motora može značajno promijeniti stanje u svemiru blizu zemlje.
Nuklearna elektrana klase megavata (NPPU) zajednički je projekt grupe ruskih poduzeća koja su dio Roscosmosa i Rosatoma. Ovaj projekt ima za cilj razvoj nuklearne elektrane klase megavata. Dizajniran je posebno za opremanje nove letjelice radnog naziva TEM (transportni i energetski modul). Glavni izvršitelj radova na projektu stvaranja nuklearne elektrane je Savezno državno unitarno poduzeće "Istraživački centar po imenu M. V. Keldysh" (Moskva). Cilj ambicioznog projekta je dovesti Rusiju na vodeću poziciju u stvaranju energetskih kompleksa za svemirske svrhe, koji su visoko učinkoviti i sposobni riješiti impresivan niz zadataka u svemiru. Na primjer, istraživanje Mjeseca, kao i udaljenih planeta našeg Sunčevog sustava, uključujući stvaranje automatskih baza na njima.
Trenutno se svemirski letovi u svemiru blizu zemlje izvode na raketama, koje se pokreću zbog izgaranja tekućeg ili krutog raketnog goriva u njihovim motorima. Tekuće raketno gorivo dijeli se na oksidator i gorivo. Ove se komponente nalaze u različitim spremnicima rakete u tekućem stanju. Miješanje komponenti odvija se već u komori za izgaranje, obično pomoću injektora. Tlak nastaje uslijed rada sustava radne ili turbo pumpe. Osim toga, komponente pogonskog goriva koriste se za hlađenje mlaznice raketnog motora. Kruto raketno gorivo također se dijeli na gorivo i oksidator, ali oni su u obliku mješavine krutih tvari.
Tijekom proteklih desetljeća tehnologija korištenja ovih vrsta raketnog goriva usavršena je do najsitnijih detalja u mnogim zemljama. Istodobno, sami raketni znanstvenici priznaju da je daljnji razvoj takvih tehnologija problematičan. Bivši čelnik Ruske savezne svemirske agencije Anatoly Perminov primijetio je: „Grubo rečeno, sve je istisnuto iz postojećih raketnih motora, bilo tekućih ili krutih. Čini se da su pokušaji da povećaju svoj potisak, specifični impuls jednostavno beznadni. U tom kontekstu, zanimljiva su druga tehnička rješenja. Na primjer, nuklearne elektrane, koje s vremena na vrijeme mogu povećati potisak i specifični impuls. Anatolij Perminov dao je primjer leta za Mars, na koji je sada potrebno letjeti 1, 5-2 godine tamo i natrag. Korištenjem nuklearnog pogonskog sustava vrijeme leta moglo bi se smanjiti na 2-4 mjeseca.
Uzimajući to u obzir, u Rusiji se od 2010. godine provodi projekt stvaranja svemirskog transportnog i energetskog modula temeljenog na nuklearnoj elektrani klase megavata koja nema analoga u svijetu. Odgovarajuću naredbu potpisao je Dmitrij Medvedev. Za provedbu ovog projekta do 2018. iz saveznog proračuna, Roskosmosa i Rosatoma, bilo je planirano izdvojiti 17 milijardi rubalja, od čega je 7,2 milijarde rubalja dodijeljeno državnoj korporaciji Rosatom za stvaranje reaktorskog postrojenja (Istraživanje i Institut za projektiranje Dollezhal Energy Technicians), 4 milijarde rubalja - Centru Keldysh za razvoj pogona nuklearne energije, 5,8 milijardi rubalja - RSC Energia, koja je trebala stvoriti transportni i energetski modul. U skladu s novim saveznim svemirskim programom 2016.-2025. Za daljnji rad na projektu, bilo je predviđeno izdvojiti još 22 milijarde 890 milijuna rubalja.
Svi ti radovi izvode se u Rusiji ne od nule. Mogućnost korištenja nuklearne energije u svemiru razmatrali su od sredine 50-ih godina prošlog stoljeća tako istaknuti ruski stručnjaci poput Keldysha, Kurchatova i Koroleva. Samo od 1970. do 1988. godine Sovjetski Savez je u svemir lansirao više od 30 izvidničkih satelita koji su bili opremljeni nuklearnim elektranama male snage poput Topaza i Buka. Ti su sateliti korišteni za stvaranje sustava za nadzor nad svim vremenskim uvjetima nadzemnih ciljeva u cijelom akvatoriju Svjetskog oceana, kao i za izdavanje oznake cilja s prijenosom na zapovjedna mjesta ili nosače oružja - pomorsko svemirsko izviđanje i cilj Legenda sustav označavanja (1978). Također, u razdoblju od 1960. do 1980. godine razvijen je i testiran nuklearni raketni motor u našoj zemlji na poligonu Semipalatinsk, prenijela je agencija TASS.
Nuklearni reaktor-pretvarač "Topaz" (smanjeni model)
Stručnjaci ističu sljedeće prednosti pogonskih sustava nuklearne energije:
- Mogućnost letenja na Mars za 1,5 mjeseci i povratka natrag, dok let s konvencionalnim raketnim motorima može potrajati i do 1,5 godina bez mogućnosti povratka natrag.
- Nove mogućnosti u proučavanju svemira blizu zemlje.
- Sposobnost manevriranja i ubrzanja, za razliku od instalacija koje mogu samo ubrzati, a zatim letjeti po zadanoj putanji.
- Smanjenje troškova održavanja, što je postignuto zbog visokih resursa, moguće je 10-godišnje poslovanje.
- Značajno povećanje mase korisnog tereta stavljeno u orbitu zbog nedostatka velikih spremnika goriva.
Dana 20. srpnja 2014. godine zaprimljen je patent Ruske Federacije pod brojem RU2522971 za „Pogon nuklearne energije“(NPP), autor je akademik A. Koroteev. Kasnije, na izložbi „Državna narudžba - ZA poštenu nabavu 2016 ", koji se održao u Moskvi od 23. do 25. ožujka, JSC" NIKIET "nazvano po Dollezhalu predstavilo je model reaktorskog postrojenja za nuklearnu elektranu klase megavata. Poznato je da se nuklearna elektrana koja se razvija kod nas sastoji od tri glavna elementa: reaktorskog postrojenja s radnom tekućinom i pomoćnih uređaja, poput turbinskog generatora-kompresora i izmjenjivača topline-rekuperatora; električni raketni pogonski sustav i hladnjak radijator (sustav za ispuštanje topline u svemir). S obzirom na napredak radova, može se primijetiti da Ruska Federacija ima sve šanse da prva lansira u orbitu letjelicu koja će biti opremljena nuklearnom elektranom.
Planirano je da se model nuklearne elektrane u željezu za testiranje stvori do 2019. godine. A prvi letovi u svemir pomoću takve elektrane održat će se 2020 -ih. Dmitrij Makarov, direktor Instituta za reaktorske materijale (IRM, regija Sverdlovsk), rekao je novinarima još u travnju 2016. da su prva letačka ispitivanja nuklearnog svemirskog pogonskog sustava planirana za 2020. godine. Odgovarajući na pitanja novinara TASS-a, primijetio je da će se u bliskoj budućnosti u Rusiji stvoriti zemaljski prototipni štand ovog uređaja, a prva letačka ispitivanja u svemiru održat će se 2020-ih. Takva instalacija klase megavata omogućit će formiranje snažnih električnih nuklearnih motora koji mogu ubrzati međuplanetarna vozila do ozbiljnih brzina. U sklopu ovog projekta Rosatom stvara srce objekta - nuklearni reaktor.
Model reaktorskog postrojenja za nuklearnu elektranu klase megavata
Prema riječima Makarova, IRM je uspješno dovršio ispitivanja elemenata koji provode toplinu (TVEL) za ovu instalaciju, navodeći da su ispitali gorivne elemente u punoj veličini, koji se planiraju koristiti u takvim reaktorima. Makarov ne sumnja da će na temelju iskustva i stručnosti instituta Roscosmos i Rosatom biti moguće stvoriti pogonski sustav nuklearne energije koji će našoj zemlji omogućiti da dosegne ne samo najbliže, već i udaljene planete našeg Sunčevog sustava. Zapravo će se razviti platforma uz pomoć koje će biti moguće provoditi ozbiljne istraživačke programe usmjerene na proučavanje dubokog svemira.
Razvoj nuklearne elektrane u Rusiji ima sljedeće praktične prednosti. Prvo, ovo je značajno proširenje sposobnosti Rusije i čovječanstva općenito. Svemirska letjelica na nuklearni pogon učinit će putovanje ljudi na Mars i druge planete stvarnošću.
Drugo, takvi će brodovi značajno poboljšati ljudsku aktivnost u svemiru blizu zemlje, dajući stvarnu priliku za početak kolonizacije Mjeseca (već postoje projekti za izgradnju nuklearnih elektrana na Zemljinom satelitu). “Upotreba nuklearnih elektrana razmatra se za svemirske sustave s velikom posadom, a ne za male svemirske letjelice koje mogu letjeti na drugim vrstama instalacija pomoću ionskih motora ili energije sunčevog vjetra. Bit će moguće koristiti pogonske sustave nuklearne energije na međuorbitalnim tegljačima za višekratnu uporabu. Na primjer, za premještanje različitih tereta između niskih i visokih orbita, za obavljanje letova do asteroida. Također će biti moguće poslati ekspediciju na Mars ili stvoriti tegljač Mjeseca za višekratnu upotrebu”, kaže profesor Oleg Gorškov. Takvi su brodovi sposobni promijeniti cijelo gospodarstvo istraživanja svemira. Kako napominju stručnjaci RSC Energia, lansirno vozilo s nuklearnim pogonom moći će smanjiti troškove lansiranja korisnog tereta u cirkulunarnu orbitu za više od dva puta u usporedbi s raketama opremljenim raketnim motorima na tekuće gorivo.
Treće, ovaj razvoj su nove tehnologije i materijali koji će se zasigurno pojaviti tijekom provedbe projekta. Mogu se uvesti u druge grane ruske industrije - strojarstvo, metalurgiju itd. Ovo je revolucionarni projekt koji, ako se uspješno provede, može dati novi zamah ruskom gospodarstvu.
