اقترب أحد أكثر المشاريع السوفيتية الروسية طموحًا في مجال استكشاف الفضاء من الاكتمال ودخل مرحلة التنفيذ العملي الفوري. نحن نتحدث عن إنشاء محطة طاقة نووية من فئة ميغاوات. يمكن أن يؤدي إنشاء واختبار مثل هذا المحرك إلى تغيير كبير في الحالة في الفضاء القريب من الأرض.
محطة الطاقة النووية من فئة ميغاواط (NPPU) هي مشروع مشترك لمجموعة من الشركات الروسية التي هي جزء من Roscosmos و Rosatom. يهدف هذا المشروع إلى تطوير محطة طاقة نووية فئة ميغاوات. إنه مصمم خصيصًا لتجهيز مركبة فضائية جديدة باسم العمل TEM (وحدة النقل والطاقة). المنفذ الرئيسي للعمل في مشروع إنشاء محطة للطاقة النووية هو "مركز الأبحاث التابع للدولة الفيدرالية" الذي يحمل اسم M. V. Keldysh "(موسكو). الهدف من المشروع الطموح هو جعل روسيا في موقع ريادي في إنشاء مجمعات الطاقة للأغراض الفضائية ، والتي تتميز بكفاءة عالية وقادرة على حل مجموعة رائعة من المهام في الفضاء الخارجي. على سبيل المثال ، استكشاف القمر ، وكذلك الكواكب البعيدة في نظامنا الشمسي ، بما في ذلك إنشاء قواعد آلية عليها.
حاليًا ، يتم تنفيذ الرحلات الفضائية في الفضاء القريب من الأرض على الصواريخ ، والتي يتم إطلاقها بسبب احتراق وقود الصواريخ السائل أو الصلب في محركاتها. ينقسم وقود الصواريخ السائل إلى عامل مؤكسد ووقود. هذه المكونات موجودة في خزانات مختلفة للصاروخ في حالة سائلة. يتم خلط المكونات بالفعل في غرفة الاحتراق ، عادةً عن طريق الحقن. يتم إنشاء الضغط بسبب عمل نظام ضخ الإزاحة أو توربو. بالإضافة إلى ذلك ، تُستخدم مكونات الوقود الدافع لتبريد فوهة محرك الصاروخ. ينقسم وقود الصواريخ الصلب أيضًا إلى وقود ومؤكسد ، لكنهما في شكل خليط من المواد الصلبة.
على مدى العقود الماضية ، تم إتقان تقنية استخدام هذه الأنواع من وقود الصواريخ بأدق التفاصيل في العديد من البلدان. في الوقت نفسه ، يعترف علماء الصواريخ أنفسهم بأن التطوير الإضافي لهذه التقنيات يمثل مشكلة. قال الرئيس السابق لوكالة الفضاء الفيدرالية الروسية أناتولي بيرمينوف: "بشكل تقريبي ، تم إخراج كل شيء من محركات الصواريخ الحالية ، سواء كانت سائلة أو صلبة. محاولات لزيادة قوة الدفع ، يبدو أن الدافع المحدد هو ببساطة ميؤوس منه ". على هذه الخلفية ، هناك حلول تقنية أخرى ذات أهمية. على سبيل المثال ، محطات الطاقة النووية ، والتي يمكن أن توفر زيادة في الدفع ودافع محدد في بعض الأحيان. أعطى أناتولي بيرمينوف مثالًا على رحلة إلى المريخ ، والتي أصبح من الضروري الآن السفر إليها لمدة 1 ، 5-2 سنوات والعودة. باستخدام نظام الدفع النووي ، يمكن تقليل وقت الرحلة إلى 2-4 أشهر.
مع الأخذ في الاعتبار ، في روسيا ، منذ عام 2010 ، يتم تنفيذ مشروع لإنشاء وحدة نقل وطاقة فضائية تعتمد على محطة طاقة نووية من فئة ميغاوات لا مثيل لها في العالم. تم التوقيع على الأمر المقابل من قبل ديمتري ميدفيديف.لتنفيذ هذا المشروع حتى عام 2018 من الميزانية الفيدرالية ، Roscosmos و Rosatom ، تم التخطيط لتخصيص 17 مليار روبل ، تم تخصيص 7 ، 2 مليار روبل من هذا المبلغ لشركة Rosatom الحكومية لإنشاء منشأة مفاعل (بحث و Design Institute Dollezhal Energy Technicians) ، 4 مليار روبل - لمركز Keldysh لتطوير نظام دفع للطاقة النووية ، 5.8 مليار روبل - إلى RSC Energia ، التي كان من المفترض أن تنشئ وحدة نقل وطاقة. وفقًا لبرنامج الفضاء الفيدرالي الجديد في 2016-2025 لمزيد من العمل في المشروع ، كان من المتصور تخصيص 22 مليارًا و 890 مليون روبل أخرى.
يتم تنفيذ كل هذه الأعمال في روسيا وليس من الصفر. تم النظر في إمكانية استخدام الطاقة النووية في الفضاء منذ منتصف الخمسينيات من القرن الماضي من قبل المتخصصين الروس البارزين مثل Keldysh و Kurchatov و Korolev. من عام 1970 إلى عام 1988 وحده ، أطلق الاتحاد السوفيتي أكثر من 30 قمرا صناعيا للاستطلاع في الفضاء ، والتي كانت مجهزة بمحطات طاقة نووية منخفضة الطاقة مثل توباز وبوك. تم استخدام هذه الأقمار الصناعية لإنشاء نظام مراقبة في جميع الأحوال الجوية للأهداف السطحية في جميع أنحاء المنطقة المائية للمحيط العالمي بالكامل ، وكذلك لإصدار تعيين الهدف مع الإرسال إلى مواقع القيادة أو حاملات الأسلحة - الاستطلاع والهدف البحري الأسطوري للفضاء نظام التعيين (1978). كما ذكرت وكالة تاس أنه في الفترة من 1960 إلى 1980 ، تم تطوير واختبار محرك صاروخي نووي في بلدنا في موقع اختبار سيميبالاتينسك.
محول المفاعلات النووية "توباز" (نموذج مخفض)
يسلط الخبراء الضوء على المزايا التالية لأنظمة الدفع بالطاقة النووية:
- القدرة على الطيران إلى المريخ في 1 ، 5 أشهر والعودة مرة أخرى ، في حين أن الرحلة باستخدام محركات الصواريخ التقليدية يمكن أن تستغرق ما يصل إلى 1 ، 5 سنوات دون إمكانية العودة.
- فرص جديدة في دراسة الفضاء القريب من الأرض.
- القدرة على المناورة والتسريع ، على عكس التركيبات التي لا يمكن إلا أن تتسارع ثم تطير على طول مسار معين.
- تخفيض تكاليف الصيانة ، والتي تتحقق بسبب الموارد العالية ، والتشغيل لمدة 10 سنوات ممكن.
- زيادة كبيرة في كتلة الحمولة التي يتم وضعها في المدار بسبب عدم وجود خزانات وقود كبيرة.
في 20 يوليو 2014 ، تم استلام براءة اختراع من الاتحاد الروسي تحت رقم RU2522971 لـ "محطة دفع الطاقة النووية" (NPP) ، المؤلف هو الأكاديمي A. 2016 "، قدمت JSC" NIKIET "التي تحمل اسم Dollezhal نموذجًا لمحطة مفاعل لمحطة طاقة نووية من فئة ميغاوات. من المعروف أن محطة الطاقة النووية التي يتم تطويرها في بلدنا تتكون من ثلاثة عناصر رئيسية: محطة مفاعل بسائل عامل وأجهزة مساعدة ، مثل مولد التوربينات - ضاغط ومبادل حراري - استرداد. نظام الدفع الصاروخي الكهربائي وثلاجة المبرد (نظام لإلقاء الحرارة في الفضاء). بالنظر إلى التقدم المحرز في العمل ، يمكن ملاحظة أن الاتحاد الروسي لديه كل الفرص ليكون أول من يطلق مركبة فضائية إلى المدار ، والذي سيتم تجهيزه بمحطة للطاقة النووية.
من المخطط أن يتم إنشاء نموذج لمحطة للطاقة النووية في الحديد للاختبار بحلول عام 2019. وستتم أولى رحلات الفضاء باستخدام محطة الطاقة هذه في عشرينيات القرن الحالي. أخبر ديمتري ماكاروف ، مدير معهد مواد المفاعل (IRM ، منطقة سفيردلوفسك) ، الصحفيين في أبريل 2016 أنه تم التخطيط لأول اختبارات طيران لنظام الدفع الفضائي النووي في عشرينيات القرن الماضي. ورداً على أسئلة صحفيي TASS ، أشار إلى أنه في المستقبل القريب سيتم إنشاء نموذج أولي من هذا الجهاز في روسيا ، وستجرى اختبارات الطيران الأولى في الفضاء في عام 2020. سيسمح مثل هذا التثبيت لفئة ميغاواط بتشكيل محركات نووية كهربائية قوية يمكنها تسريع المركبات بين الكواكب إلى سرعات خطيرة. كجزء من هذا المشروع ، تقوم شركة Rosatom بإنشاء قلب المنشأة - مفاعل نووي.
نموذج لمفاعل لمحطة طاقة نووية من فئة ميغاوات
وفقًا لماكاروف ، أكملت IRM بنجاح اختبارات عناصر التوصيل الحراري (TVEL) لهذا التثبيت ، مع تحديد أنه تم اختبار عناصر الوقود على نطاق كامل ، والتي من المخطط استخدامها في مثل هذه المفاعلات. لا يشك ماكاروف في أنه بناءً على خبرة وكفاءة معاهد Roscosmos و Rosatom ، سيكون من الممكن إنشاء نظام دفع للطاقة النووية سيسمح لبلدنا بالوصول ليس فقط إلى الكواكب الأقرب من نظامنا الشمسي ، ولكن أيضًا البعيدة. في الواقع ، سيتم تطوير منصة يمكن من خلالها تنفيذ برامج بحثية جادة تهدف إلى دراسة الفضاء السحيق.
إن تطوير محطة للطاقة النووية في روسيا له الفوائد العملية التالية. أولاً ، يعد هذا توسعًا كبيرًا لقدرات روسيا والبشرية بشكل عام. ستجعل المركبات الفضائية التي تعمل بالطاقة النووية السفر البشري إلى المريخ والكواكب الأخرى حقيقة واقعة.
ثانيًا ، ستعزز هذه السفن النشاط البشري بشكل كبير في الفضاء القريب من الأرض ، مما يمنح فرصة حقيقية لبدء استعمار القمر (توجد بالفعل مشاريع لبناء محطات طاقة نووية على القمر الصناعي للأرض). "يتم النظر في استخدام محطات الطاقة النووية لأنظمة الفضاء المأهولة الكبيرة ، وليس للمركبات الفضائية الصغيرة التي يمكنها الطيران على أنواع أخرى من المنشآت باستخدام المحركات الأيونية أو طاقة الرياح الشمسية. سيكون من الممكن استخدام أنظمة الدفع بالطاقة النووية في القاطرات القابلة لإعادة الاستخدام بين المدار. على سبيل المثال ، لنقل البضائع المختلفة بين المدارات المنخفضة والعالية ، للقيام برحلات إلى الكويكبات. كما سيكون من الممكن أيضًا إرسال رحلة استكشافية إلى المريخ أو إنشاء قاطرة قمرية قابلة لإعادة الاستخدام "، كما يقول البروفيسور أوليغ جورشكوف. هذه السفن قادرة على تغيير الاقتصاد بأكمله لاستكشاف الفضاء. كما لاحظ متخصصو RSC Energia ، فإن مركبة الإطلاق التي تعمل بالطاقة النووية ستكون قادرة على تقليل تكلفة إطلاق حمولة في مدار حول القمر بأكثر من مرتين مقارنة بالصواريخ المزودة بمحركات صاروخية تعمل بالوقود السائل.
ثالثًا ، هذا التطور عبارة عن تقنيات ومواد جديدة ستظهر بالتأكيد أثناء تنفيذ المشروع. يمكن إدخالها في فروع أخرى للصناعة الروسية - الهندسة الميكانيكية ، علم المعادن ، إلخ. هذا مشروع اختراق ، إذا تم تنفيذه بنجاح ، يمكن أن يعطي قوة دفع جديدة للاقتصاد الروسي.
