بدأ تطوير محطة طاقة نووية من فئة ميغاواط لتكنولوجيا الفضاء لجيل جديد في روسيا. توكل المهمة إلى مركز أبحاث كيلديش. أناتولي كوروتيف ، مدير المركز ، رئيس أكاديمية تسيولكوفسكي الروسية للملاحة الفضائية ، يخبر إنترفاكس- AVN عن أهمية هذا المشروع للملاحة الفضائية الروسية وأهميته ، يكتب Rewer.net.
- أناتولي سازونوفيتش ، أصبح تطوير محطة للطاقة النووية هدفاً ذا أولوية ، من أجل تحقيقه سيتم تركيز موارد كبيرة. هل هذا حقًا مشروع يعتمد عليه مستقبل الملاحة الفضائية؟
- بالضبط. دعونا نرى ما يفعله رواد الفضاء اليوم. سنرى مجالات مثل الاتصالات عبر الأقمار الصناعية ، والملاحة الفضائية عالية الدقة ، والاستشعار عن بعد للأرض - أي كل ما يتعلق بدعم المعلومات. الاتجاه الثاني هو حل القضايا المتعلقة بتوسيع معرفتنا بالفضاء خارج حدود الفضاء القريب من الأرض. أخيرًا ، يعمل رواد الفضاء ، سواء في بلدنا أو في بلدان أخرى ، على حل مجموعة معينة من المهام الدفاعية. هذه تقليديًا ثلاث مجموعات من المهام في الأنشطة الفضائية اليوم. يتم استخدام أنظمة النقل التي تم اختبارها ، والتي أثبتت جدواها لحلها.
إذا نظرنا إلى ما نتوقعه من رواد الفضاء غدًا ، فمع تحسين مجموعة المهام التي تم حلها بالفعل ، يتم طرح قضايا تطوير تقنيات الإنتاج في الفضاء. نحن نتحدث أيضًا عن الرحلات الاستكشافية إلى القمر والمريخ. وليس عن الرحلات الاستكشافية التي كانت رحلة استكشافية أمريكية للقمر ، ولكن عن إقامة طويلة على كواكب أخرى بحيث يمكنك تخصيص وقت كافٍ لدراستها.
بالإضافة إلى ذلك ، تُطرح أسئلة حول إمكانية إمداد الأرض بالطاقة من الفضاء ، حول مكافحة خطر الكويكبات المذنبة. كل هذه المهام ذات ترتيب مختلف تمامًا عن تلك الموجودة اليوم. لذا ، إذا فكرنا في كيفية توفير هذه المهام المعقدة من خلال هيكل النقل والطاقة ، فسنرى أن هناك حاجة جادة لزيادة إمدادات الطاقة لمركبتنا الفضائية وكفاءة المحركات.
لدينا سيارات غير اقتصادية اليوم. تخيل ، مقابل كل 100 طن تطير من الأرض ، 3٪ في أحسن الأحوال تتحول إلى حمولة. هذا لجميع الصواريخ الحديثة. كل شيء آخر يتم التخلص منه كوقود محترق.
فيما يتعلق بالمهام طويلة الأجل ، من المهم للغاية أن نتحرك في الفضاء اقتصاديًا بدرجة كافية. هنا يوجد مفهوم الدفع المحدد الذي يميز كفاءة المحرك. هذه هي نسبة الدفع التي تخلقها إلى استهلاك الوقود الشامل. إذا أخذنا أول صاروخ ألماني FAU-2 ، فإن اتجاهه المحدد في وحدات القياس القديمة كان 220 ثانية. اليوم ، يعطي أفضل نظام طاقة دفع ، يستخدم الهيدروجين مع الأكسجين ، قوة دفع محددة تصل إلى 450 ثانية. أي أن 60-70 عامًا من العمل الذي قام به أفضل العقول في العالم قد زاد من قوة الدفع المحددة لمحركات الصواريخ التقليدية مرتين فقط.
هل يمكن زيادة هذا المؤشر عدة مرات أو بأوامر من حيث الحجم؟ اتضح أن هناك. على سبيل المثال ، باستخدام المحركات النووية ، يمكننا زيادة الدفع المحدد إلى حوالي 900 ثانية ، أي مرتين أخريين.وباستخدام سائل عمل مؤين للتسريع ، يمكن أن يصلوا إلى قيم 9000-10000 ثانية ، أي أنهم سيرفعون قوة الدفع المحددة 20 مرة. وقد تم تحقيق هذا جزئيًا بالفعل اليوم: على الأقمار الصناعية ذات الدفع المنخفض ، يتم استخدام محركات البلازما ، والتي تعطي دفعة محددة من أجل 1600 ثانية. ومع ذلك ، لا تزال هذه الأجهزة بحاجة إلى طاقة كهربائية كافية. إذا كنت لا تأخذ في الاعتبار هيكلًا فريدًا تمامًا - محطة الفضاء الدولية ، حيث يبلغ مستوى الكهرباء حوالي 100 كيلو واط ، فإن أقوى الأقمار الصناعية اليوم لها مستوى إمداد كهربائي يتراوح بين 20 و 30 كيلو واط فقط. من الصعب جدًا حل عدد من المهام إذا بقينا على هذا المستوى.
- أي تحتاج إلى نقلة نوعية؟
- نعم. يعيش رواد الفضاء اليوم حالة قريبة من الحالة التي وجد فيها الطيران نفسه بعد الحرب العالمية الثانية ، عندما أصبح من الواضح أنه لم يعد من الممكن زيادة السرعة باستخدام المحركات المكبسية ، كان من المستحيل زيادة النطاق بشكل خطير ، وبشكل عام أن يكون لدينا طيران مربح اقتصاديًا. ثم ، كما تتذكر ، كانت هناك قفزة في الطيران ، وتحولوا من المحركات المكبسية إلى المحركات النفاثة. تقريبا نفس الوضع الآن في تكنولوجيا الفضاء. نحن نفتقر إلى التميز في الطاقة لمواجهة التحديات الخطيرة.
بالمناسبة ، أصبح من الواضح ليس اليوم. بالفعل في الستينيات والسبعينيات ، في كل من بلدنا والولايات المتحدة ، بدأ العمل على استخدام الطاقة النووية في الفضاء. في البداية ، تم تعيين المهمة لإنشاء محركات صاروخية ، بدلاً من الطاقة الكيميائية لاحتراق الوقود والمؤكسد ، ستستخدم تسخين الهيدروجين إلى درجة حرارة تبلغ حوالي 3000 درجة. لكن اتضح أن هذا المسار المباشر لا يزال غير فعال. نتلقى قوة دفع عالية لفترة قصيرة ، لكننا في نفس الوقت نلقي بطائرة نفاثة ، والتي ، في حالة التشغيل غير الطبيعي للمفاعل ، قد تكون ملوثة إشعاعيًا.
على الرغم من الكم الهائل من العمل الذي تم تنفيذه في الستينيات والسبعينيات في اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية والولايات المتحدة الأمريكية ، لم نتمكن نحن ولا الأمريكيون من إنشاء محركات عمل موثوقة في ذلك الوقت. لقد نجحوا ، لكن ليس كثيرًا ، لأن تسخين الهيدروجين حتى 3000 ألف درجة في مفاعل نووي هو مهمة جادة.
كانت هناك أيضًا مشكلات بيئية أثناء الاختبارات الأرضية للمحركات ، حيث تم إلقاء الطائرات المشعة في الغلاف الجوي. في اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية ، تم تنفيذ هذا العمل في موقع اختبار سيميبالاتينسك المعد خصيصًا للتجارب النووية ، والذي بقي في كازاخستان.
ومع ذلك ، فيما يتعلق باستخدام الطاقة النووية لتزويد المركبات الفضائية بالطاقة ، اتخذ الاتحاد السوفياتي خطوة خطيرة للغاية في تلك السنوات. تم تصنيع 32 قمرا صناعيا. باستخدام الطاقة النووية على الأجهزة ، كان من الممكن الحصول على الطاقة الكهربائية بترتيب أكبر من الطاقة الشمسية.
في وقت لاحق ، أوقف الاتحاد السوفياتي والولايات المتحدة ، لأسباب مختلفة ، هذا العمل لبعض الوقت. من الواضح اليوم أنه يجب تجديدها. ولكن بدا لنا أنه من غير المعقول أن نستأنف بهذه الطريقة وجهاً لوجه من أجل صنع محرك نووي ، والذي له عيوبه المذكورة أعلاه ، واقترحنا نهجًا مختلفًا تمامًا.
- وما هو الاختلاف الجوهري بين النهج الجديد؟
كان هذا النهج مختلفًا عن النهج القديم بنفس الطريقة التي تختلف بها السيارة الهجينة عن السيارات التقليدية. في السيارة التقليدية ، يدير المحرك العجلات ، بينما في السيارات الهجينة ، يتم توليد الكهرباء من المحرك ، وهذه الكهرباء تدير العجلات. وهذا يعني أنه يتم إنشاء نوع من محطات الطاقة الوسيطة.
وبنفس الطريقة ، اقترحنا مخططًا لا يقوم فيه مفاعل فضائي بتسخين النفاثة المنبعثة منه ، بل يولد الكهرباء. يقوم الغاز الساخن من المفاعل بتحويل التوربين ، ويقوم التوربين بتحويل المولد الكهربائي والضاغط الذي يقوم بتدوير سائل العمل في حلقة مغلقة. يولد المولد الكهرباء لمحرك بلازما بقوة دفع محددة تزيد 20 مرة عن قوة المحركات الكيميائية.
ما هي المزايا الرئيسية لهذا النهج. أولاً ، ليست هناك حاجة لموقع اختبار سيميبالاتينسك.يمكننا إجراء جميع التجارب على أراضي روسيا دون التورط في أي مفاوضات دولية صعبة طويلة بشأن استخدام الطاقة النووية خارج الدولة. ثانيًا ، لن تكون الطائرة النفاثة الخارجة من المحرك مشعة ، نظرًا لأن سائل عامل مختلف تمامًا يمر عبر المفاعل الموجود في حلقة مغلقة. بالإضافة إلى ذلك ، لا نحتاج إلى تسخين الهيدروجين في هذا المخطط ، هنا يدور مائع عامل خامل في المفاعل ، وتسخن حتى 1500 درجة. نحن نعمل على تبسيط مهمتنا بجدية. أخيرًا ، في النهاية ، سنرفع الدفع المحدد ليس مرتين ، ولكن 20 مرة مقارنة بالمحركات الكيميائية.
- هل يمكنك تسمية توقيت المشروع؟
- يتضمن المشروع المراحل التالية: عام 2010 - بداية العمل. في عام 2012 - الانتهاء من مشروع التصميم والنمذجة الحاسوبية التفصيلية لسير العمل ؛ في عام 2015 - إنشاء نظام دفع للطاقة النووية ؛ في عام 2018 - إنشاء وحدة نقل باستخدام نظام الدفع هذا من أجل إعداد النظام للطيران في نفس العام.
بالمناسبة ، لم تكن مرحلة نمذجة الكمبيوتر نموذجية في السابق لمنتجات تكنولوجيا الفضاء التي تم إنشاؤها ، ولكنها اليوم ضرورية للغاية. في مثال أحدث المحركات ، التي تم تطويرها في روسيا وفرنسا والولايات المتحدة الأمريكية ، أصبح من الواضح أن الطريقة القديمة الكلاسيكية ، عندما تم تصنيع عدد كبير من النماذج الأولية للاختبار ، قد عفا عليها الزمن.
اليوم ، عندما تكون إمكانات تكنولوجيا الكمبيوتر عالية جدًا ، خاصة مع ظهور أجهزة الكمبيوتر العملاقة ، يمكننا توفير النمذجة الفيزيائية والرياضية للعمليات ، وإنشاء محرك افتراضي ، وتشغيل المواقف المحتملة ، ومعرفة مكان المزالق ، وبعد ذلك فقط انتقل إلى إنشاء محرك ، كما يقولون "في الأجهزة".
هذا مثال جيد. ربما سمعت عن محرك RD - 180 لصاروخ أطلس الذي تم إنشاؤه للأمريكيين في Energomash Design Bureau. بدلاً من 25-30 نسخة ، والتي كانت تُنفق عادةً على اختبار المحرك ، استغرق الأمر 8 نسخ فقط ، ودخل RD-180 إلى الحياة على الفور. لأن المطورين تحملوا عناء "تشغيل" كل هذا على أجهزة الكمبيوتر.
- ما هو سعر الإصدار؟
- اليوم ، تم الإعلان عن 17 مليار روبل للمشروع بأكمله حتى عام 2018 ضمنا. مباشرة لعام 2010 ، تم تخصيص 500 مليون روبل ، بما في ذلك 430 مليون روبل - روساتوم و 70 مليون روبل - روسكوزموس.
بطبيعة الحال ، نود أن نصدق أنه إذا قالت قيادة الدولة أن هذا مجال أولوية ، وتم تخصيص الأموال ، فسيتم منحها.
المبلغ المعلن أقل مما نود ، لكنني أعتقد أن هذا يكفي للسنوات القادمة ويمكن تنفيذ مجموعة كبيرة من الأعمال بهذه الأموال.
تم تعيين معهدنا رئيسًا لمحطة الطاقة النووية ، وستقوم شركة Energia Rocket and Space Corporation على الأرجح بوحدة النقل.
بشكل عام ، يعتمد المشروع على التعاون ، الذي يتكون بشكل أساسي من شركات Rosatom ، التي يجب أن تصنع المفاعل ، و Roskosmos ، التي ستصنع الضواغط التوربينية والمولدات والمحركات نفسها.
بالطبع ، سيستخدم العمل الأساس العلمي الذي تم إنشاؤه في السنوات السابقة. على سبيل المثال ، يعتمد تطوير المفاعل على عدد كبير من القرارات التي تم اتخاذها سابقًا بشأن محرك نووي. التعاون هو نفسه. هذا هو معهد بودولسك للبحث العلمي التكنولوجي ومركز كورتشاتوف ومعهد أوبنينسك للفيزياء وهندسة الطاقة. قام كل من مركز Keldysh ومكتب التصميم للهندسة الكيميائية ومكتب تصميم Voronezh للأتمتة الكيميائية بعمل الكثير في حلقة مغلقة. سنستفيد استفادة كاملة من هذه التجربة عند إنشاء شاحن توربيني. بالنسبة للمولد ، نقوم بتوصيل معهد الكهروميكانيكا ، الذي لديه خبرة في إنشاء مولدات طيران.
باختصار ، هناك أساس كبير ، فالعمل لا يبدأ من الصفر.
- هل يمكن لروسيا أن تتقدم على الدول الأخرى في هذا العمل؟
- أنا لا أستبعد هذا.لقد اجتمعت مع نائب رئيس وكالة ناسا ، وناقشنا القضايا المتعلقة بالعودة إلى العمل في مجال الطاقة النووية في الفضاء ، وقال إن الأمريكيين يبدون اهتمامًا كبيرًا بهذه القضية. في رأيه ، لا يمكن استبعاد إمكانية تسريع العمل في هذا الاتجاه في الغرب.
أنا لا أستبعد أن الصين يمكن أن ترد بإجراءات نشطة من جانبها ، لذلك نحن بحاجة إلى العمل بسرعة. وليس فقط من أجل التقدم على أحدهم بنصف خطوة. نحن بحاجة إلى العمل بسرعة ، أولاً وقبل كل شيء ، حتى نبدو جديرين في التعاون الدولي الناشئ ، وفي الواقع يتم تشكيله اليوم. حتى يأخذونا إلى هناك ، ولا يأخذون دور الأشخاص الذين يجب أن يصنعوا مزارع معدنية ، ولكن حتى يكون الموقف تجاهنا كما كان ، على سبيل المثال ، في التسعينيات. ثم تم رفع السرية عن مجموعة كبيرة من الأعمال المتعلقة بالمصادر النووية في الفضاء. عندما أصبحت هذه الأعمال معروفة للأمريكيين ، أعطوها درجات عالية جدًا. حتى النقطة التي تم وضع برامج مشتركة معنا.
من حيث المبدأ ، من الممكن أن يكون هناك برنامج دولي لمحطة طاقة نووية ، على غرار برنامج التعاون الجاري بشأن الاندماج النووي الحراري الخاضع للرقابة.
- أناتولي سازونوفيتش ، في عام 2011 ، سيحتفل العالم بالذكرى السنوية لأول رحلة مأهولة إلى الفضاء. هذا سبب وجيه للتذكير بإنجازات بلادنا في الفضاء.
- اعتقد نعم. بعد كل شيء ، لم تكن مجرد أول رحلة مأهولة إلى الفضاء. أصبحت الرحلة ممكنة بفضل حل مجموعة واسعة جدًا من القضايا العلمية والتقنية والطبية. لأول مرة طار رجل إلى الفضاء وعاد إلى الأرض ، وللمرة الأولى ثبت أن نظام الحماية الحرارية يعمل بشكل طبيعي. كان للرحلة تأثير دولي ضخم. دعونا لا ننسى أن 16 عامًا فقط قد مرت منذ نهاية أصعب حرب على البلاد. والآن اتضح أن بلدًا خسر أكثر من 20 مليون شخص وعانى من دمار هائل قادر ليس فقط على القيام بشيء على أعلى مستوى عالمي ، بل حتى التفوق على العالم بأسره لفترة معينة. لقد كانت مظاهرة بالغة الأهمية رفعت من سلطة البلاد وعزة الشعب.
في حياتي كان هناك حدثان لهما نفس الأهمية. هذا هو يوم النصر ولقاء يوري غاغارين الذي رأيته شخصيًا. في 9 مايو 1945 ، خرجت موسكو كلها ، من الميدان الأحمر إلى الضواحي ، للاحتفال في الشوارع. لقد كان حقًا دافعًا عفويًا ، وكان نفس الدافع المثير للإعجاب في أبريل 1961 عندما طار غاغارين.
يجب تعزيز الأهمية الدولية للذكرى السنوية نصف قرن للرحلة الأولى. من الضروري التأكيد وتذكير المجتمع بدور بلدنا في استكشاف الفضاء. لسوء الحظ ، في العشرين عامًا الماضية ، لم نفعل ذلك كثيرًا. إذا فتحت الإنترنت ، فسترى قدرًا هائلاً من المواد المتعلقة ، على سبيل المثال ، بالبعثة الأمريكية إلى القمر ، ولكن لا يوجد الكثير من المواد المتعلقة برحلة جاجارين. إذا تحدثت إلى تلاميذ المدارس الحاليين ، فأنا لا أعرف اسم من يعرفونه بشكل أفضل ، أرمسترونغ أو غاغارين. لذلك ، أعتقد أنه من الصحيح تمامًا اتخاذ قرار الاحتفال بالذكرى الخمسين لأول رحلة فضائية مأهولة على مستوى الدولة وإعطائها صوتًا دوليًا.
ستصدر أكاديمية Tsiolkovsky الروسية للملاحة الفضائية ميدالية لهذا الحدث ، والتي ستُمنح للأشخاص الذين شاركوا في الرحلة الأولى أو قدموا مساهمة كافية في تطوير الملاحة الفضائية. بالإضافة إلى ذلك ، نحن نستعد لعقد مؤتمر دولي كبير ، حيث من المقرر أن نناقش مع الشركاء الأجانب والروس سمات استكشاف الفضاء المأهول التي تميز المرحلة الحالية. هناك الكثير من الأسئلة الصعبة هنا.
إذا أوقفنا اليوم مائة شخص في الشارع وسألنا أي من رواد الفضاء يطير في الفضاء الآن ، لا سمح الله ، إذا أجابنا ثلاثة أو أربعة أشخاص ، ولست مقتنعًا بذلك. وإذا طرحنا السؤال ، فما الذي يفعله رواد الفضاء في المحطة ، ثم أقل من ذلك.أعتقد أن الترويج للحياة الفضائية الحقيقية ، والرحلات المأهولة أمر بالغ الأهمية ، ولا يتم القيام به بشكل كافٍ. هناك الكثير من المواد الغبية على التلفزيون ، عندما يلتقي شخص ما مع كائنات فضائية ، أو كيف يأخذ الفضائيون شخصًا ما بعيدًا.
أكرر ، الذكرى السنوية الخمسين لأول رحلة فضائية مأهولة هي حدث حقًا من صنع حقبة ، يجب الاحتفال بها بأكثر الطرق كرامة ، سواء داخل بلدنا أو على المستوى الدولي. وبالطبع سيشارك معهدنا بشكل مباشر في هذا ، هو الذي كان على صلة بهذه الرحلة وشارك فيها. حصل عدد من موظفينا في تلك الفترة على جوائز حكومية لحل مشاكل الطيران على وجه الخصوص. على سبيل المثال ، حصل نائب مدير المعهد ، الأكاديمي جورجي بيتروف ، على لقب بطل العمل الاشتراكي لتطوير أساليب الحماية الحرارية للسفينة أثناء الهبوط من المدار. بالطبع ، سنحاول الاحتفال بهذا الحدث بكرامة.
