विश्व का पहला परमाणु अंतरिक्ष इंजन रूस में असेंबल किया गया था। परमाणु और प्लाज्मा रॉकेट इंजन

रूस परमाणु अंतरिक्ष ऊर्जा के क्षेत्र में अग्रणी था और अब भी है। आरएससी एनर्जिया और रोस्कोस्मोस जैसे संगठनों के पास परमाणु ऊर्जा स्रोत से लैस अंतरिक्ष यान के डिजाइन, निर्माण, प्रक्षेपण और संचालन का अनुभव है। एक परमाणु इंजन कई वर्षों तक विमानों को संचालित करना संभव बनाता है, जिससे उनकी व्यावहारिक उपयुक्तता में काफी वृद्धि होती है।

ऐतिहासिक कालक्रम

साथ ही, सौर मंडल के दूर के ग्रहों की कक्षाओं में एक अनुसंधान वाहन की डिलीवरी के लिए ऐसे संसाधन में वृद्धि की आवश्यकता होती है परमाणु स्थापना 5-7 वर्ष तक. यह साबित हो चुका है कि एक अनुसंधान अंतरिक्ष यान के हिस्से के रूप में लगभग 1 मेगावाट की क्षमता वाला परमाणु प्रणोदन प्रणाली वाला एक परिसर 5-7 वर्षों में सबसे दूर के ग्रहों के कृत्रिम उपग्रहों, ग्रहीय रोवर्स को सतह पर त्वरित डिलीवरी की अनुमति देगा। इन ग्रहों के प्राकृतिक उपग्रहों और धूमकेतुओं, क्षुद्रग्रहों, बुध और बृहस्पति और शनि के उपग्रहों से मिट्टी की पृथ्वी पर डिलीवरी।

पुन: प्रयोज्य टग (एमबी)

अंतरिक्ष में परिवहन संचालन की दक्षता बढ़ाने के सबसे महत्वपूर्ण तरीकों में से एक परिवहन प्रणाली के तत्वों का पुन: प्रयोज्य उपयोग है। परमाणु इंजन के लिए अंतरिक्ष यानकम से कम 500 किलोवाट की शक्ति के साथ एक पुन: प्रयोज्य टग बनाना संभव हो जाता है और जिससे मल्टी-लिंक स्पेस ट्रांसपोर्ट सिस्टम की दक्षता में काफी वृद्धि होती है। ऐसी प्रणाली बड़े वार्षिक कार्गो प्रवाह प्रदान करने के कार्यक्रम में विशेष रूप से उपयोगी है। इसका एक उदाहरण निरंतर विस्तारित रहने योग्य आधार और प्रयोगात्मक तकनीकी और उत्पादन परिसरों के निर्माण और रखरखाव के साथ चंद्र अन्वेषण कार्यक्रम होगा।

माल ढुलाई कारोबार की गणना

आरएससी एनर्जिया के डिजाइन अध्ययन के अनुसार, आधार के निर्माण के दौरान, लगभग 10 टन वजन वाले मॉड्यूल को चंद्र सतह पर और 30 टन तक वजन वाले मॉड्यूल को चंद्र कक्षा में पहुंचाया जाना चाहिए। निर्माण के दौरान पृथ्वी से कुल कार्गो प्रवाह एक रहने योग्य चंद्र आधार और एक दौरा किया गया चंद्र आधार कक्षीय स्टेशनअनुमानतः 700-800 टन है, और आधार के कामकाज और विकास को सुनिश्चित करने के लिए वार्षिक कार्गो प्रवाह 400-500 टन है।

हालाँकि, परमाणु इंजन का संचालन सिद्धांत ट्रांसपोर्टर को पर्याप्त तेज़ी से गति करने की अनुमति नहीं देता है। लंबे परिवहन समय और, तदनुसार, पृथ्वी के विकिरण बेल्ट में पेलोड द्वारा बिताए गए महत्वपूर्ण समय के कारण, सभी कार्गो को परमाणु-संचालित टगों का उपयोग करके वितरित नहीं किया जा सकता है। इसलिए, परमाणु संचालित प्रणोदन प्रणालियों के आधार पर प्रदान किया जा सकने वाला कार्गो प्रवाह केवल 100-300 टन/वर्ष अनुमानित है।

आर्थिक दक्षता

एक इंटरऑर्बिटल परिवहन प्रणाली की आर्थिक दक्षता के मानदंड के रूप में, पृथ्वी की सतह से लक्ष्य कक्षा तक पेलोड (पीजी) की एक इकाई के परिवहन की विशिष्ट लागत के मूल्य का उपयोग करने की सलाह दी जाती है। आरएससी एनर्जिया ने एक आर्थिक और गणितीय मॉडल विकसित किया है जो परिवहन प्रणाली में लागत के मुख्य घटकों को ध्यान में रखता है:

• कक्षा में टग मॉड्यूल बनाने और लॉन्च करने के लिए;
• एक कार्यशील परमाणु स्थापना की खरीद के लिए;
• परिचालन लागत, साथ ही अनुसंधान एवं विकास लागत और संभावित पूंजीगत लागत।

लागत संकेतक एमबी के इष्टतम मापदंडों पर निर्भर करते हैं। इस मॉडल का उपयोग करते हुए, तुलनात्मक आर्थिक दक्षताकार्यक्रम में लगभग 1 मेगावाट की शक्ति के साथ परमाणु प्रणोदन प्रणोदन प्रणाली पर आधारित एक पुन: प्रयोज्य टग और उन्नत तरल प्रणोदन प्रणाली पर आधारित एक डिस्पोजेबल टग का उपयोग, 100 टन/वर्ष के कुल द्रव्यमान वाले पेलोड की डिलीवरी सुनिश्चित करने के लिए पृथ्वी से चन्द्रमा की कक्षा में 100 कि.मी. की ऊँचाई पर। प्रोटॉन-एम लॉन्च वाहन की पेलोड क्षमता के बराबर पेलोड क्षमता के साथ एक ही लॉन्च वाहन का उपयोग करते समय, और परिवहन प्रणाली के निर्माण के लिए दो-लॉन्च योजना, परमाणु-संचालित टग का उपयोग करके पेलोड द्रव्यमान इकाई को वितरित करने की विशिष्ट लागत डीएम-3 प्रकार के तरल इंजन वाले रॉकेट पर आधारित डिस्पोजेबल टग का उपयोग करने की तुलना में तीन गुना कम होगा।

निष्कर्ष

अंतरिक्ष के लिए कुशल परमाणु प्रणोदन समाधान में योगदान देता है पर्यावरण की समस्याएपृथ्वी, मंगल ग्रह पर मानव उड़ान, प्रणाली का निर्माण वायरलेस ट्रांसमिशनअंतरिक्ष में ऊर्जा, जमीन आधारित परमाणु ऊर्जा से विशेष रूप से खतरनाक रेडियोधर्मी कचरे को अंतरिक्ष में दफनाने की बढ़ी हुई सुरक्षा के साथ कार्यान्वयन, रहने योग्य चंद्र आधार का निर्माण और चंद्रमा के औद्योगिक विकास की शुरुआत, क्षुद्रग्रह से पृथ्वी की सुरक्षा सुनिश्चित करना- धूमकेतु खतरा.

अक्सर अंतरिक्ष यात्रियों के बारे में सामान्य शैक्षिक प्रकाशनों में, वे परमाणु रॉकेट इंजन (एनआरई) और परमाणु विद्युत प्रणोदन प्रणाली (एनयूआरई) के बीच अंतर नहीं बताते हैं। हालाँकि, ये संक्षिप्ताक्षर न केवल परमाणु ऊर्जा को रॉकेट थ्रस्ट में परिवर्तित करने के सिद्धांतों में अंतर छिपाते हैं, बल्कि अंतरिक्ष यात्रियों के विकास का एक बहुत ही नाटकीय इतिहास भी छिपाते हैं।

इतिहास का नाटक इस तथ्य में निहित है कि यदि यूएसएसआर और यूएसए दोनों में परमाणु प्रणोदन और परमाणु प्रणोदन पर शोध, जो मुख्य रूप से आर्थिक कारणों से रोक दिया गया था, जारी रहा होता, तो मंगल ग्रह पर मानव उड़ानें बहुत पहले ही आम हो गई होतीं।

यह सब रैमजेट परमाणु इंजन वाले वायुमंडलीय विमान से शुरू हुआ

संयुक्त राज्य अमेरिका और यूएसएसआर के डिजाइनरों ने "सांस लेने योग्य" परमाणु प्रतिष्ठानों को बाहरी हवा में खींचने और इसे भारी तापमान तक गर्म करने में सक्षम माना। संभवतः, थ्रस्ट जेनरेशन का यह सिद्धांत रैमजेट इंजन से उधार लिया गया था, केवल रॉकेट ईंधन के बजाय यूरेनियम डाइऑक्साइड 235 के परमाणु नाभिक की विखंडन ऊर्जा का उपयोग किया गया था।

संयुक्त राज्य अमेरिका में, प्लूटो परियोजना के हिस्से के रूप में ऐसा इंजन विकसित किया गया था। अमेरिकी नए इंजन के दो प्रोटोटाइप बनाने में कामयाब रहे - टोरी-आईआईए और टोरी-आईआईसी, जो रिएक्टरों को भी संचालित करते थे। स्थापना क्षमता 600 मेगावाट होनी चाहिए थी।

प्लूटो परियोजना के हिस्से के रूप में विकसित किए गए इंजनों को क्रूज़ मिसाइलों पर स्थापित करने की योजना बनाई गई थी, जिन्हें 1950 के दशक में पदनाम SLAM (सुपरसोनिक लो एल्टीट्यूड मिसाइल, सुपरसोनिक लो-एल्टीट्यूड मिसाइल) के तहत बनाया गया था।

संयुक्त राज्य अमेरिका ने 26.8 मीटर लंबा, तीन मीटर व्यास और 28 टन वजनी रॉकेट बनाने की योजना बनाई थी। रॉकेट बॉडी में एक परमाणु हथियार के साथ-साथ एक परमाणु प्रणोदन प्रणाली भी होनी चाहिए, जिसकी लंबाई 1.6 मीटर और व्यास 1.5 मीटर है। अन्य आकारों की तुलना में, इंस्टॉलेशन बहुत कॉम्पैक्ट दिखता था, जो इसके संचालन के प्रत्यक्ष-प्रवाह सिद्धांत को बताता है।

डेवलपर्स का मानना ​​​​था कि, परमाणु इंजन के लिए धन्यवाद, SLAM मिसाइल की उड़ान सीमा कम से कम 182 हजार किलोमीटर होगी।

1964 में अमेरिकी रक्षा विभाग ने इस परियोजना को बंद कर दिया। आधिकारिक कारण यह था कि उड़ान में, परमाणु ऊर्जा से चलने वाली क्रूज़ मिसाइल चारों ओर सब कुछ बहुत अधिक प्रदूषित करती है। लेकिन वास्तव में, इसका कारण ऐसे रॉकेटों को बनाए रखने की महत्वपूर्ण लागत थी, खासकर जब से उस समय तक तरल-प्रणोदक रॉकेट इंजनों के आधार पर रॉकेटरी तेजी से विकसित हो रही थी, जिसका रखरखाव बहुत सस्ता था।

यूएसएसआर संयुक्त राज्य अमेरिका की तुलना में परमाणु ऊर्जा से चलने वाले इंजन के लिए रैमजेट डिज़ाइन बनाने के विचार के प्रति अधिक समय तक वफादार रहा, और इस परियोजना को केवल 1985 में बंद कर दिया। लेकिन परिणाम कहीं अधिक महत्वपूर्ण निकले। इस प्रकार, पहला और एकमात्र सोवियत परमाणु रॉकेट इंजन ख़िमावतोमटिका डिज़ाइन ब्यूरो, वोरोनिश में विकसित किया गया था। यह RD-0410 (GRAU इंडेक्स - 11B91, जिसे "इरबिट" और "IR-100" भी कहा जाता है) है।

RD-0410 में एक विषम थर्मल न्यूट्रॉन रिएक्टर का उपयोग किया गया था, मॉडरेटर ज़िरकोनियम हाइड्राइड था, न्यूट्रॉन रिफ्लेक्टर बेरिलियम से बने थे, परमाणु ईंधन यूरेनियम और टंगस्टन कार्बाइड पर आधारित एक सामग्री थी, जिसमें 235 आइसोटोप में लगभग 80% संवर्धन था।

डिज़ाइन में 37 ईंधन असेंबलियाँ शामिल थीं, जो थर्मल इन्सुलेशन से ढकी हुई थीं जो उन्हें मॉडरेटर से अलग करती थीं। डिज़ाइन में यह प्रावधान किया गया कि हाइड्रोजन प्रवाह पहले रिफ्लेक्टर और मॉडरेटर से होकर गुजरता है, जिससे उनका तापमान कमरे के तापमान पर बना रहता है, और फिर कोर में प्रवेश करता है, जहां यह ईंधन असेंबलियों को ठंडा करता है, 3100 K तक गर्म करता है। स्टैंड पर, रिफ्लेक्टर और मॉडरेटर थे एक अलग हाइड्रोजन प्रवाह द्वारा ठंडा किया गया।

रिएक्टर परीक्षणों की एक महत्वपूर्ण श्रृंखला से गुज़रा, लेकिन इसकी पूर्ण संचालन अवधि के लिए कभी भी परीक्षण नहीं किया गया। हालाँकि, बाहरी रिएक्टर घटक पूरी तरह से समाप्त हो गए थे।

आरडी 0410 की तकनीकी विशेषताएं

शून्य में जोर: 3.59 tf (35.2 kN)
रिएक्टर थर्मल पावर: 196 मेगावाट
निर्वात में विशिष्ट प्रणोद आवेग: 910 kgf s/kg (8927 m/s)
आरंभ की संख्या: 10
कार्य संसाधन: 1 घंटा
ईंधन घटक: कार्यशील द्रव - तरल हाइड्रोजन, सहायक पदार्थ - हेप्टेन
विकिरण सुरक्षा के साथ वजन: 2 टन
इंजन आयाम: ऊंचाई 3.5 मीटर, व्यास 1.6 मीटर।

अपेक्षाकृत छोटा DIMENSIONSऔर हाइड्रोजन प्रवाह के साथ एक प्रभावी शीतलन प्रणाली के साथ परमाणु ईंधन का वजन, उच्च तापमान (3100 K) इंगित करता है कि RD0410 आधुनिक क्रूज मिसाइलों के लिए परमाणु प्रणोदन इंजन का लगभग एक आदर्श प्रोटोटाइप है। और, विचार करते हुए आधुनिक प्रौद्योगिकियाँस्व-रोक परमाणु ईंधन प्राप्त करना, संसाधन को एक घंटे से कई घंटों तक बढ़ाना एक बहुत ही वास्तविक कार्य है।

परमाणु रॉकेट इंजन डिजाइन

परमाणु रॉकेट इंजन (एनआरई) एक जेट इंजन है जिसमें परमाणु क्षय या संलयन प्रतिक्रिया के दौरान उत्पन्न ऊर्जा काम कर रहे तरल पदार्थ (अक्सर हाइड्रोजन या अमोनिया) को गर्म करती है।

रिएक्टर के लिए ईंधन के प्रकार के आधार पर परमाणु प्रणोदन इंजन तीन प्रकार के होते हैं:

• सॉलिड फ़ेज़;
• द्रव चरण;
• गैस फेज़।

सबसे पूर्ण इंजन का ठोस-चरण संस्करण है। यह चित्र एक ठोस परमाणु ईंधन रिएक्टर के साथ सबसे सरल परमाणु चालित इंजन का आरेख दिखाता है। कार्यशील द्रव एक बाहरी टैंक में स्थित है। एक पंप का उपयोग करके, इसे इंजन कक्ष में आपूर्ति की जाती है। कक्ष में, कार्यशील तरल पदार्थ को नोजल का उपयोग करके छिड़का जाता है और ईंधन पैदा करने वाले परमाणु ईंधन के संपर्क में आता है। गर्म होने पर, यह फैलता है और नोजल के माध्यम से तीव्र गति से कक्ष से बाहर उड़ जाता है।

गैस-चरण परमाणु प्रणोदक इंजनों में, ईंधन (उदाहरण के लिए, यूरेनियम) और कार्यशील तरल पदार्थ गैसीय अवस्था (प्लाज्मा के रूप में) में होते हैं और विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र द्वारा कार्य क्षेत्र में रखे जाते हैं। हज़ारों डिग्री तक गर्म किया गया यूरेनियम प्लाज़्मा गर्मी को कार्यशील तरल पदार्थ (उदाहरण के लिए, हाइड्रोजन) में स्थानांतरित करता है, जो बदले में, उच्च तापमान पर गर्म होने पर एक जेट स्ट्रीम बनाता है।

परमाणु प्रतिक्रिया के प्रकार के आधार पर, एक रेडियोआइसोटोप रॉकेट इंजन, एक थर्मोन्यूक्लियर रॉकेट इंजन और एक परमाणु इंजन के बीच अंतर किया जाता है (परमाणु विखंडन की ऊर्जा का उपयोग किया जाता है)।

एक दिलचस्प विकल्प स्पंदित परमाणु रॉकेट इंजन भी है - ऊर्जा (ईंधन) के स्रोत के रूप में परमाणु चार्ज का उपयोग करने का प्रस्ताव है। ऐसी स्थापनाएँ आंतरिक और बाह्य प्रकार की हो सकती हैं।

परमाणु ऊर्जा चालित इंजनों के मुख्य लाभ हैं:

• उच्च विशिष्ट आवेग;
• महत्वपूर्ण ऊर्जा भंडार;
• प्रणोदन प्रणाली की सघनता;
• बहुत अधिक जोर प्राप्त करने की संभावना - निर्वात में दसियों, सैकड़ों और हजारों टन।

मुख्य नुकसान प्रणोदन प्रणाली का उच्च विकिरण खतरा है:

• परमाणु प्रतिक्रियाओं के दौरान मर्मज्ञ विकिरण (गामा विकिरण, न्यूट्रॉन) का प्रवाह;
• यूरेनियम और उसके मिश्र धातुओं के अत्यधिक रेडियोधर्मी यौगिकों को हटाना;
• कार्यशील द्रव के साथ रेडियोधर्मी गैसों का बहिर्वाह।

परमाणु प्रणोदन प्रणाली

यह ध्यान में रखते हुए कि प्रकाशनों से परमाणु ऊर्जा संयंत्रों के बारे में कोई भी विश्वसनीय जानकारी शामिल है वैज्ञानिक लेख, इसे प्राप्त करना असंभव है, ऐसे प्रतिष्ठानों के संचालन सिद्धांत को खुली पेटेंट सामग्री के उदाहरणों का उपयोग करके सबसे अच्छा माना जाता है, हालांकि उनमें जानकारी शामिल होती है।

उदाहरण के लिए, पेटेंट के तहत आविष्कार के लेखक, उत्कृष्ट रूसी वैज्ञानिक अनातोली सज़ोनोविच कोरोटीव ने आधुनिक YARDU के लिए उपकरणों की संरचना के लिए एक तकनीकी समाधान प्रदान किया। नीचे मैं उक्त पेटेंट दस्तावेज़ का एक भाग शब्दशः और बिना किसी टिप्पणी के प्रस्तुत कर रहा हूँ।

प्रस्तावित तकनीकी समाधान का सार चित्र में प्रस्तुत चित्र द्वारा दर्शाया गया है। प्रणोदन-ऊर्जा मोड में काम करने वाली एक परमाणु प्रणोदन प्रणाली में एक विद्युत प्रणोदन प्रणाली (ईपीएस) होती है (उदाहरण आरेख दो इलेक्ट्रिक रॉकेट इंजन 1 और 2 को संबंधित फ़ीड सिस्टम 3 और 4 के साथ दिखाता है), एक रिएक्टर स्थापना 5, एक टरबाइन 6, एक कंप्रेसर 7, एक जनरेटर 8, हीट एक्सचेंजर-रिकुपरेटर 9, रैंक-हिल्स्च भंवर ट्यूब 10, रेफ्रिजरेटर-रेडिएटर 11। इस मामले में, टरबाइन 6, कंप्रेसर 7 और जनरेटर 8 को एक इकाई में जोड़ा जाता है - एक टर्बोजेनरेटर-कंप्रेसर। परमाणु प्रणोदन इकाई जनरेटर 8 और विद्युत प्रणोदन इकाई को जोड़ने वाली कार्यशील तरल पदार्थ की पाइपलाइन 12 और विद्युत लाइन 13 से सुसज्जित है। हीट एक्सचेंजर-रिकुपरेटर 9 में तथाकथित उच्च-तापमान 14 और निम्न-तापमान 15 कार्यशील द्रव इनपुट, साथ ही उच्च-तापमान 16 और निम्न-तापमान 17 कार्यशील द्रव आउटपुट हैं।

रिएक्टर इकाई 5 का आउटपुट टरबाइन 6 के इनपुट से जुड़ा है, टरबाइन 6 का आउटपुट हीट एक्सचेंजर-रिकुपरेटर 9 के उच्च तापमान इनपुट 14 से जुड़ा है। हीट एक्सचेंजर-रिकुपरेटर 9 का निम्न तापमान आउटपुट 15 9 रैंक-हिल्स्च भंवर ट्यूब 10 के प्रवेश द्वार से जुड़ा है। रैंक-हिल्स्च भंवर ट्यूब 10 में दो आउटपुट हैं, जिनमें से एक ("गर्म" काम करने वाले तरल पदार्थ के माध्यम से) रेडिएटर रेफ्रिजरेटर 11 से जुड़ा है, और दूसरा ( "ठंडा" काम करने वाले तरल पदार्थ के माध्यम से) कंप्रेसर के इनपुट से जुड़ा है 7. रेडिएटर रेफ्रिजरेटर 11 का आउटपुट भी कंप्रेसर के इनपुट से जुड़ा है 7. कंप्रेसर आउटपुट 7 कम तापमान वाले 15 इनपुट से जुड़ा है हीट एक्सचेंजर-रिकुपरेटर 9. हीट एक्सचेंजर-रिकुपरेटर 9 का उच्च तापमान आउटपुट 16 रिएक्टर इंस्टॉलेशन 5 के इनपुट से जुड़ा है। इस प्रकार, परमाणु ऊर्जा संयंत्र के मुख्य तत्व कार्यशील तरल पदार्थ के एकल सर्किट द्वारा परस्पर जुड़े हुए हैं .

परमाणु ऊर्जा संयंत्र निम्नानुसार कार्य करता है। रिएक्टर इंस्टॉलेशन 5 में गरम किया गया कार्यशील द्रव टरबाइन 6 को भेजा जाता है, जो कंप्रेसर 7 और टर्बोजेनरेटर-कंप्रेसर के जनरेटर 8 के संचालन को सुनिश्चित करता है। जेनरेटर 8 उत्पन्न करता है विद्युतीय ऊर्जा, जिसे विद्युत लाइनों 13 के माध्यम से विद्युत रॉकेट इंजन 1 और 2 और उनकी आपूर्ति प्रणाली 3 और 4 में भेजा जाता है, जिससे उनका संचालन सुनिश्चित होता है। टरबाइन 6 छोड़ने के बाद, कार्यशील द्रव को उच्च तापमान इनलेट 14 के माध्यम से हीट एक्सचेंजर-रिकुपरेटर 9 में भेजा जाता है, जहां कार्यशील द्रव आंशिक रूप से ठंडा होता है।

फिर, हीट एक्सचेंजर-रिकुपरेटर 9 के कम तापमान वाले आउटलेट 17 से, काम करने वाले तरल पदार्थ को रैंके-हिल्स्च भंवर ट्यूब 10 में निर्देशित किया जाता है, जिसके अंदर काम करने वाले तरल पदार्थ का प्रवाह "गर्म" और "ठंडा" घटकों में विभाजित होता है। कार्यशील तरल पदार्थ का "गर्म" भाग फिर रेफ्रिजरेटर-एमिटर 11 में जाता है, जहां कार्यशील तरल पदार्थ का यह भाग प्रभावी ढंग से ठंडा हो जाता है। काम कर रहे तरल पदार्थ का "ठंडा" हिस्सा कंप्रेसर 7 के इनलेट में जाता है, और ठंडा होने के बाद, विकिरण करने वाले रेफ्रिजरेटर 11 को छोड़ने वाले काम करने वाले तरल पदार्थ का हिस्सा भी वहां जाता है।

कंप्रेसर 7 कम तापमान वाले इनलेट 15 के माध्यम से हीट एक्सचेंजर-रिकुपरेटर 9 को ठंडा काम करने वाले तरल पदार्थ की आपूर्ति करता है। हीट एक्सचेंजर-रिकुपरेटर 9 में यह ठंडा काम करने वाला तरल पदार्थ हीट एक्सचेंजर-रिकुपरेटर में प्रवेश करने वाले काम करने वाले तरल पदार्थ के काउंटर प्रवाह को आंशिक रूप से ठंडा करने की सुविधा प्रदान करता है। 9 टरबाइन 6 से उच्च तापमान इनलेट 14 के माध्यम से। इसके बाद, आंशिक रूप से गर्म काम कर रहे तरल पदार्थ (टरबाइन 6 से काम कर रहे तरल पदार्थ के काउंटर प्रवाह के साथ गर्मी विनिमय के कारण) हीट एक्सचेंजर-रिकुपरेटर 9 से उच्च तापमान के माध्यम से आउटलेट 16 फिर से रिएक्टर इंस्टॉलेशन 5 में प्रवेश करता है, चक्र फिर से दोहराया जाता है।

इस प्रकार, एक बंद लूप में स्थित एक एकल कार्यशील तरल पदार्थ परमाणु ऊर्जा संयंत्र के निरंतर संचालन को सुनिश्चित करता है, और दावा किए गए तकनीकी समाधान के अनुसार परमाणु ऊर्जा संयंत्र के हिस्से के रूप में एक रैंक-हिल्स्च भंवर ट्यूब का उपयोग वजन और आकार विशेषताओं में सुधार करता है। परमाणु ऊर्जा संयंत्र के संचालन की विश्वसनीयता बढ़ जाती है, इसका डिज़ाइन सरल हो जाता है और सामान्य रूप से परमाणु ऊर्जा संयंत्रों की दक्षता में वृद्धि करना संभव हो जाता है।

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रूसी सैन्य अंतरिक्ष अभियान

मीडिया और सोशल नेटवर्क में व्लादिमीर पुतिन के इस बयान पर काफी शोर मचा कि रूस लगभग नई पीढ़ी की क्रूज मिसाइल का परीक्षण कर रहा है। असीमितरेंज और इसलिए यह सभी मौजूदा और नियोजित मिसाइल रक्षा प्रणालियों के लिए वस्तुतः अजेय है।

“2017 के अंत में केंद्रीय प्रशिक्षण मैदान में रूसी संघसे नवीनतम रूसी क्रूज़ मिसाइल का सफलतापूर्वक प्रक्षेपण किया गया नाभिकीय ऊर्जा इंस्टालेशन. उड़ान के दौरान, बिजली संयंत्र निर्दिष्ट शक्ति तक पहुंच गया और आवश्यक स्तर का जोर प्रदान किया, ”पुतिन ने संघीय विधानसभा में अपने पारंपरिक संबोधन के दौरान कहा।

नई सरमत अंतरमहाद्वीपीय बैलिस्टिक मिसाइल, किंजल हाइपरसोनिक मिसाइल आदि के साथ-साथ हथियारों के क्षेत्र में अन्य उन्नत रूसी विकास के संदर्भ में मिसाइल पर चर्चा की गई थी। इसलिए, यह बिल्कुल भी आश्चर्य की बात नहीं है कि पुतिन के बयानों का मुख्य रूप से विश्लेषण किया गया है सैन्य-राजनीतिक नस. हालाँकि, वास्तव में, सवाल बहुत व्यापक है: ऐसा लगता है कि रूस भविष्य की वास्तविक तकनीक में महारत हासिल करने की कगार पर है, जो रॉकेट और अंतरिक्ष प्रौद्योगिकी और अन्य में क्रांतिकारी बदलाव लाने में सक्षम है। लेकिन सबसे पहले चीज़ें...

जेट प्रौद्योगिकियाँ: एक "रासायनिक" गतिरोध

लगभग अब एक सौ सालजब हम जेट इंजन के बारे में बात करते हैं, तो हमारा तात्पर्य अक्सर रासायनिक जेट इंजन से होता है। जेट विमान और अंतरिक्ष रॉकेट दोनों ही ईंधन के दहन से प्राप्त ऊर्जा से संचालित होते हैं।

में सामान्य रूपरेखायह इस तरह काम करता है: ईंधन दहन कक्ष में प्रवेश करता है, जहां इसे ऑक्सीडाइज़र (जेट इंजन में वायुमंडलीय हवा या रॉकेट इंजन में ऑन-बोर्ड भंडार से ऑक्सीजन) के साथ मिलाया जाता है। फिर मिश्रण प्रज्वलित होता है, जिससे गर्मी के रूप में ऊर्जा की एक महत्वपूर्ण मात्रा तेजी से निकलती है, जो दहन गैसों में स्थानांतरित हो जाती है। गर्म होने पर, गैस तेजी से फैलती है और, जैसे वह थी, इंजन नोजल के माध्यम से काफी गति से बाहर निकल जाती है। एक जेट स्ट्रीम प्रकट होती है और एक जेट थ्रस्ट निर्मित होता है, जो धक्का देता है हवाई जहाजजेट प्रवाह की दिशा के विपरीत दिशा में।

वह 178 और फाल्कन हेवी अलग-अलग उत्पाद और इंजन हैं, लेकिन इससे सार नहीं बदलता है।

जेट और रॉकेट इंजन अपनी सभी विविधता में (पहले हेंकेल 178 जेट से लेकर एलोन मस्क के फाल्कन हेवी तक) ठीक इसी सिद्धांत का उपयोग करते हैं - केवल इसके अनुप्रयोग के दृष्टिकोण बदलते हैं। और सभी रॉकेटरी डिजाइनरों को, किसी न किसी तरह से, इस सिद्धांत की मूलभूत खामी के साथ आने के लिए मजबूर किया जाता है: विमान में तेजी से खपत होने वाले ईंधन की एक महत्वपूर्ण मात्रा को ले जाने की आवश्यकता। कैसे अच्छा कामइंजन को जितना अधिक काम करना होगा, विमान में उतना ही अधिक ईंधन होना चाहिए और उड़ान के दौरान विमान अपने साथ उतना ही कम पेलोड ले जा सकता है।

उदाहरण के लिए, बोइंग 747-200 एयरलाइनर का अधिकतम टेक-ऑफ वजन लगभग 380 टन है। इनमें से 170 टन विमान के लिए हैं, लगभग 70 टन पेलोड (माल और यात्रियों का वजन) के लिए हैं, और 140 टन, या लगभग 35%, ईंधन का वजन होता है, जो उड़ान में लगभग 15 टन प्रति घंटे की दर से जलता है। यानी प्रत्येक टन कार्गो के लिए 2.5 टन ईंधन होता है। और प्रोटॉन-एम रॉकेट, 22 टन कार्गो को कम संदर्भ कक्षा में लॉन्च करने के लिए, लगभग 630 टन ईंधन की खपत करता है, यानी प्रति टन पेलोड लगभग 30 टन ईंधन। जैसा कि आप देख सकते हैं, "गुणांक उपयोगी क्रिया"विनम्र से भी अधिक.

यदि हम वास्तव में लंबी दूरी की उड़ानों के बारे में बात करते हैं, उदाहरण के लिए, सौर मंडल के अन्य ग्रहों के लिए, तो ईंधन-भार अनुपात बस हत्यारा हो जाता है। उदाहरण के लिए, अमेरिकी सैटर्न 5 रॉकेट चंद्रमा पर 45 टन माल पहुंचा सकता है, जबकि 2000 टन से अधिक ईंधन जला सकता है। और एलोन मस्क का फाल्कन हेवी, डेढ़ हजार टन के लॉन्च द्रव्यमान के साथ, मंगल की कक्षा में केवल 15 टन कार्गो पहुंचाने में सक्षम है, यानी इसके शुरुआती द्रव्यमान का 0.1%।

इसीलिए मानवकृत किया गया चंद्रमा के लिए उड़ानअभी भी मानवता की तकनीकी क्षमताओं की सीमा पर एक कार्य बना हुआ है, और मंगल ग्रह की उड़ान इन सीमाओं से परे है। इससे भी बदतर: रासायनिक मिसाइलों में और सुधार जारी रखते हुए इन क्षमताओं का महत्वपूर्ण विस्तार करना अब संभव नहीं है। अपने विकास में, मानवता ने प्रकृति के नियमों द्वारा निर्धारित सीमा को "हिट" किया है। आगे बढ़ने के लिए, एक मौलिक रूप से भिन्न दृष्टिकोण की आवश्यकता है।

"परमाणु" जोर

रासायनिक ईंधन का दहन लंबे समय से ऊर्जा उत्पादन का सबसे कुशल ज्ञात तरीका नहीं रह गया है।

1 किलोग्राम से कोयलाआप लगभग 7 किलोवाट-घंटे ऊर्जा प्राप्त कर सकते हैं, जबकि 1 किलोग्राम यूरेनियम में लगभग 620 हजार किलोवाट-घंटे होते हैं।

और यदि आप एक ऐसा इंजन बनाते हैं जो परमाणु से ऊर्जा प्राप्त करेगा, न कि रासायनिक प्रक्रियाओं से, तो ऐसे इंजन की आवश्यकता होगी दसियों हजारों की(!) समान कार्य करने के लिए कई गुना कम ईंधन। जेट इंजन की मुख्य खामी को इस तरह से दूर किया जा सकता है। हालाँकि, विचार से कार्यान्वयन तक एक लंबा रास्ता है जिसके माध्यम से कई जटिल समस्याओं को हल करना पड़ता है। सबसे पहले, एक ऐसा परमाणु रिएक्टर बनाना आवश्यक था जो हल्का और पर्याप्त कॉम्पैक्ट हो ताकि इसे एक विमान पर स्थापित किया जा सके। दूसरे, यह पता लगाना आवश्यक था कि इंजन में गैस को गर्म करने और जेट स्ट्रीम बनाने के लिए परमाणु नाभिक के क्षय की ऊर्जा का उपयोग कैसे किया जाए।

सबसे स्पष्ट विकल्प केवल गर्म रिएक्टर कोर के माध्यम से गैस पारित करना था। हालाँकि, ईंधन असेंबलियों के साथ सीधे संपर्क करने पर, यह गैस बन जाएगी बहुत रेडियोधर्मी. इंजन को जेट स्ट्रीम के रूप में छोड़ने पर, यह आसपास की हर चीज़ को भारी रूप से प्रदूषित कर देगा, इसलिए वातावरण में ऐसे इंजन का उपयोग अस्वीकार्य होगा। इसका मतलब यह है कि कोर से गर्मी को किसी तरह अलग तरीके से स्थानांतरित किया जाना चाहिए, लेकिन वास्तव में कैसे? और मुझे ऐसी सामग्रियां कहां से मिल सकती हैं जो कई घंटों तक अपने गुणों को बरकरार रख सकती हैं? संरचनात्मक गुणइतने ऊंचे तापमान पर?

"मानव रहित गहरे समुद्र में चलने वाले वाहनों" में परमाणु ऊर्जा के उपयोग की कल्पना करना और भी आसान है, जिसका उल्लेख पुतिन ने उसी संदेश में किया है। दरअसल, यह कुछ-कुछ सुपर टॉरपीडो जैसा होगा जो समुद्र के पानी को सोख लेगा, उसे गर्म भाप में बदल देगा, जिससे एक जेट स्ट्रीम बनेगी। ऐसा टारपीडो पानी के भीतर हजारों किलोमीटर की यात्रा करने में सक्षम होगा, किसी भी गहराई पर चल सकता है और समुद्र या तट पर किसी भी लक्ष्य को भेदने में सक्षम होगा। साथ ही, लक्ष्य के रास्ते में इसे रोकना लगभग असंभव होगा।

फिलहाल, ऐसा लगता है कि रूस के पास अभी तक ऐसे उपकरणों के नमूने सेवा में लगाने के लिए तैयार नहीं हैं। जहां तक ​​पुतिन द्वारा बताई गई परमाणु-संचालित क्रूज़ मिसाइल का सवाल है, हम स्पष्ट रूप से परमाणु मिसाइल के बजाय इलेक्ट्रिक हीटर के साथ ऐसी मिसाइल के "बड़े आकार के मॉडल" के परीक्षण लॉन्च के बारे में बात कर रहे हैं। "किसी दी गई शक्ति तक पहुंचने" और "उचित जोर स्तर" के बारे में पुतिन के शब्दों का बिल्कुल यही मतलब हो सकता है - यह जांचना कि क्या ऐसे उपकरण का इंजन ऐसे "इनपुट मापदंडों" के साथ काम कर सकता है। बेशक, परमाणु-संचालित नमूने के विपरीत, एक "मॉडल" उत्पाद किसी भी महत्वपूर्ण दूरी तक उड़ान भरने में सक्षम नहीं है, लेकिन इसके लिए यह आवश्यक नहीं है। आप ऐसे नमूने पर काम कर सकते हैं तकनीकी समाधान, विशुद्ध रूप से "प्रणोदन" भाग से संबंधित - जबकि रिएक्टर को अंतिम रूप दिया जा रहा है और स्टैंड पर चलाया जा रहा है। इस चरण और तैयार उत्पाद की डिलीवरी के बीच का समय काफी कम हो सकता है - एक या दो वर्ष।

खैर, अगर ऐसे इंजन का इस्तेमाल क्रूज़ मिसाइलों में किया जा सकता है, तो इसे विमानन में इस्तेमाल होने से कौन रोकेगा? कल्पना करना परमाणु चालित विमान,सैकड़ों टन महंगे विमानन ईंधन का उपभोग किए बिना, बिना लैंडिंग या ईंधन भरवाए, हजारों किलोमीटर की यात्रा करने में सक्षम! सामान्य तौर पर, हम बात कर रहे हैं एक खोज जो भविष्य में परिवहन क्षेत्र में वास्तविक क्रांति ला सकती है...

क्या मंगल आगे है?

हालाँकि, परमाणु ऊर्जा संयंत्र का मुख्य उद्देश्य बहुत अधिक रोमांचक प्रतीत होता है - नई पीढ़ी के अंतरिक्ष यान का परमाणु हृदय बनना, जो सौर मंडल के अन्य ग्रहों के साथ विश्वसनीय परिवहन संपर्क संभव बनाएगा। बेशक, बाहरी हवा का उपयोग करने वाले टर्बोजेट इंजन का उपयोग वायुहीन अंतरिक्ष में नहीं किया जा सकता है। कोई कुछ भी कहे, यहां जेट स्ट्रीम बनाने के लिए आपको पदार्थ अपने साथ ले जाना होगा। कार्य संचालन के दौरान इसे अधिक किफायती रूप से उपयोग करना है, और इसके लिए इंजन नोजल से पदार्थ के प्रवाह की दर यथासंभव अधिक होनी चाहिए। रासायनिक रॉकेट इंजनों में यह गति 5 हजार मीटर प्रति सेकंड (आमतौर पर 2-3 हजार) तक होती है, और इसे उल्लेखनीय रूप से बढ़ाना संभव नहीं है।

जेट स्ट्रीम बनाने के एक अलग सिद्धांत का उपयोग करके बहुत अधिक गति प्राप्त की जा सकती है - एक विद्युत क्षेत्र द्वारा आवेशित कणों (आयनों) का त्वरण। आयन इंजन में जेट की गति 70 हजार मीटर प्रति सेकंड तक पहुंच सकती है, यानी समान मात्रा में गति प्राप्त करने के लिए 20-30 गुना कम पदार्थ खर्च करना आवश्यक होगा। सच है, ऐसा इंजन काफी अधिक बिजली की खपत करेगा। और इस ऊर्जा का उत्पादन करने के लिए आपको आवश्यकता होगी परमाणु भट्टी.

मेगावाट श्रेणी के परमाणु ऊर्जा संयंत्र के लिए रिएक्टर स्थापना का मॉडल

इलेक्ट्रिक (आयन और प्लाज्मा) रॉकेट इंजन पहले से ही मौजूद हैं, उदाहरण के लिए 1971 में वापसयूएसएसआर ने फकेल डिजाइन ब्यूरो द्वारा विकसित एक स्थिर प्लाज्मा इंजन एसपीडी-60 के साथ उल्का अंतरिक्ष यान को कक्षा में लॉन्च किया। आज, कृत्रिम पृथ्वी उपग्रहों की कक्षा को सही करने के लिए समान इंजनों का सक्रिय रूप से उपयोग किया जाता है, लेकिन उनकी शक्ति 3-4 किलोवाट (साढ़े 5 अश्वशक्ति) से अधिक नहीं होती है।

हालाँकि, 2015 में, अनुसंधान केंद्र का नाम रखा गया। क्लेडीश ने ऑर्डर की शक्ति के साथ एक प्रोटोटाइप आयन इंजन के निर्माण की घोषणा की 35 किलोवाट(48 एचपी)। यह बहुत प्रभावशाली नहीं लगता है, लेकिन इनमें से कई इंजन शून्य में और मजबूत गुरुत्वाकर्षण क्षेत्रों से दूर चलने वाले अंतरिक्ष यान को शक्ति देने के लिए पर्याप्त हैं। ऐसे इंजन अंतरिक्ष यान को जो त्वरण प्रदान करेंगे वह छोटा होगा, लेकिन वे इसे बनाए रखने में सक्षम होंगे कब का(मौजूदा आयन इंजनों का संचालन समय निरंतर होता है तीन साल तक).

आधुनिक अंतरिक्ष यान में, रॉकेट इंजन केवल थोड़े समय के लिए काम करते हैं, जबकि उड़ान के मुख्य भाग के लिए जहाज जड़ता से उड़ता है। परमाणु रिएक्टर से ऊर्जा प्राप्त करने वाला आयन इंजन पूरी उड़ान के दौरान काम करेगा - पहली छमाही में, जहाज को गति देगा, दूसरे में, इसे ब्रेक देगा। गणना से पता चलता है कि ऐसा अंतरिक्ष यान 30-40 दिनों में मंगल की कक्षा तक पहुंच सकता है, न कि एक वर्ष में, रासायनिक इंजन वाले जहाज की तरह, और अपने साथ एक वंश मॉड्यूल भी ले जा सकता है जो किसी व्यक्ति को लाल सतह पर पहुंचा सकता है। ग्रह, और फिर उसे वहां से उठाओ।

रूस ने परमाणु ऊर्जा संयंत्र (एनपीपी) की शीतलन प्रणाली का परीक्षण किया है, जो भविष्य के अंतरिक्ष यान के प्रमुख तत्वों में से एक है जो अंतरग्रहीय उड़ानें करने में सक्षम होगा। अंतरिक्ष में परमाणु इंजन की आवश्यकता क्यों है, यह कैसे काम करता है और रोस्कोस्मोस इस विकास को मुख्य रूसी अंतरिक्ष ट्रम्प कार्ड क्यों मानता है, इज़वेस्टिया की रिपोर्ट।

परमाणु का इतिहास

यदि आप अपने दिल पर हाथ रखें, तो कोरोलेव के समय से, अंतरिक्ष में उड़ानों के लिए उपयोग किए जाने वाले लॉन्च वाहनों में कोई बुनियादी बदलाव नहीं आया है। ऑपरेशन का सामान्य सिद्धांत - रासायनिक, ऑक्सीडाइज़र के साथ ईंधन के दहन पर आधारित - वही रहता है। इंजन, नियंत्रण प्रणाली और ईंधन के प्रकार बदल रहे हैं। अंतरिक्ष यात्रा का आधार वही रहता है - जेट थ्रस्ट रॉकेट या अंतरिक्ष यान को आगे की ओर धकेलता है।

यह सुनना बहुत आम है कि एक बड़ी सफलता की आवश्यकता है, एक ऐसा विकास जो दक्षता बढ़ाने और चंद्रमा और मंगल ग्रह की उड़ानों को और अधिक यथार्थवादी बनाने के लिए जेट इंजन की जगह ले सके। तथ्य यह है कि वर्तमान में, अंतरग्रहीय अंतरिक्ष यान का लगभग अधिकांश द्रव्यमान ईंधन और ऑक्सीकारक है। यदि हम रासायनिक इंजन को पूरी तरह से त्याग दें और परमाणु इंजन की ऊर्जा का उपयोग करना शुरू कर दें तो क्या होगा?

परमाणु प्रणोदन प्रणाली बनाने का विचार नया नहीं है। यूएसएसआर में, परमाणु प्रणोदन प्रणाली बनाने की समस्या पर एक विस्तृत सरकारी डिक्री पर 1958 में हस्ताक्षर किए गए थे। फिर भी, ऐसे अध्ययन किए गए जिनसे पता चला कि, पर्याप्त शक्ति के परमाणु रॉकेट इंजन का उपयोग करके, आप छह महीने में प्लूटो (जिसने अभी तक अपनी ग्रह स्थिति नहीं खोई है) और वापस (दो वहां और चार वापस), 75 खर्च करके पहुंच सकते हैं। यात्रा पर टनों ईंधन।

यूएसएसआर एक परमाणु रॉकेट इंजन विकसित कर रहा था, लेकिन वैज्ञानिकों ने अब वास्तविक प्रोटोटाइप के करीब पहुंचना शुरू कर दिया है। यह पैसे के बारे में नहीं है, विषय इतना जटिल हो गया कि एक भी देश अभी तक इसका कार्यशील प्रोटोटाइप नहीं बना पाया है, और ज्यादातर मामलों में यह सब योजनाओं और रेखाचित्रों के साथ समाप्त हो गया। संयुक्त राज्य अमेरिका ने जनवरी 1965 में मंगल ग्रह की उड़ान के लिए एक प्रणोदन प्रणाली का परीक्षण किया। लेकिन परमाणु इंजन का उपयोग करके मंगल ग्रह पर विजय प्राप्त करने की NERVA परियोजना KIWI परीक्षणों से आगे नहीं बढ़ पाई, और यह वर्तमान रूसी विकास की तुलना में बहुत सरल थी। चीन ने अपनी अंतरिक्ष विकास योजना में 2045 के करीब एक परमाणु इंजन के निर्माण की योजना बनाई है, जो बहुत, बहुत जल्दी नहीं है।

रूस में, अंतरिक्ष परिवहन प्रणालियों के लिए मेगावाट श्रेणी के परमाणु विद्युत प्रणोदन प्रणाली (एनपीपी) परियोजना पर काम का एक नया दौर 2010 में शुरू हुआ। यह परियोजना रोस्कोस्मोस और रोसाटॉम द्वारा संयुक्त रूप से बनाई जा रही है और इसे हाल के समय की सबसे गंभीर और महत्वाकांक्षी अंतरिक्ष परियोजनाओं में से एक कहा जा सकता है। परमाणु ऊर्जा इंजीनियरिंग के प्रमुख ठेकेदार के नाम पर अनुसंधान केंद्र है। एम.वी. क्लेडीश.

परमाणु आंदोलन

पूरे विकास के दौरान, भविष्य के परमाणु इंजन के एक या दूसरे हिस्से की तैयारी के बारे में खबरें प्रेस में लीक होती रहती हैं। वहीं, सामान्य तौर पर, विशेषज्ञों को छोड़कर, कम ही लोग कल्पना करते हैं कि यह कैसे और किस कारण से काम करेगा। दरअसल, अंतरिक्ष परमाणु इंजन का सार लगभग पृथ्वी जैसा ही है। परमाणु प्रतिक्रिया की ऊर्जा का उपयोग टर्बोजेनरेटर-कंप्रेसर को गर्म करने और संचालित करने के लिए किया जाता है। सीधे शब्दों में कहें तो, बिजली पैदा करने के लिए परमाणु प्रतिक्रिया का उपयोग किया जाता है, लगभग पारंपरिक प्रतिक्रिया के समान ही। परमाणु ऊर्जा प्लांट. और बिजली की मदद से इलेक्ट्रिक रॉकेट इंजन संचालित होते हैं। इस स्थापना में, ये उच्च-शक्ति आयन इंजन हैं।

आयन इंजनों में, आयनित गैस को त्वरित करके जेट थ्रस्ट बनाकर जोर पैदा किया जाता है उच्च गतिएक विद्युत क्षेत्र में. आयन इंजन अभी भी मौजूद हैं और अंतरिक्ष में उनका परीक्षण किया जा रहा है। अब तक उनकी केवल एक ही समस्या है - उनमें से लगभग सभी का जोर बहुत कम है, हालाँकि वे बहुत कम ईंधन की खपत करते हैं। अंतरिक्ष यात्रा के लिए, ऐसे इंजन एक उत्कृष्ट विकल्प हैं, खासकर यदि अंतरिक्ष में बिजली पैदा करने की समस्या हल हो जाती है, जो कि एक परमाणु स्थापना करेगी। इसके अलावा, आयन इंजन काफी लंबे समय तक काम कर सकते हैं, अधिकतम अवधिसबसे आधुनिक आयन इंजनों का निरंतर संचालन तीन वर्षों से अधिक है।

यदि आप आरेख को देखें, तो आप देखेंगे कि परमाणु ऊर्जा की शुरुआत होती है उपयोगी कार्यएकदम से नहीं. सबसे पहले, हीट एक्सचेंजर गर्म होता है, फिर बिजली उत्पन्न होती है, जिसका उपयोग पहले से ही आयन इंजन के लिए जोर पैदा करने के लिए किया जाता है। अफसोस, मानवता ने अभी तक यह नहीं सीखा है कि प्रणोदन के लिए परमाणु प्रतिष्ठानों का उपयोग सरल और अधिक कुशल तरीके से कैसे किया जाए।

यूएसएसआर में, परमाणु स्थापना वाले उपग्रहों को नौसेना के मिसाइल ले जाने वाले विमानों के लिए लीजेंड लक्ष्य पदनाम परिसर के हिस्से के रूप में लॉन्च किया गया था, लेकिन ये बहुत छोटे रिएक्टर थे, और उनका काम केवल उपग्रह पर लटकाए गए उपकरणों के लिए बिजली उत्पन्न करने के लिए पर्याप्त था। सोवियत अंतरिक्ष यान की स्थापना शक्ति तीन किलोवाट थी, लेकिन अब रूसी विशेषज्ञ एक मेगावाट से अधिक की शक्ति वाली स्थापना बनाने पर काम कर रहे हैं।

लौकिक पैमाने पर समस्याएँ

स्वाभाविक रूप से, अंतरिक्ष में परमाणु स्थापना में पृथ्वी की तुलना में कई अधिक समस्याएं हैं, और उनमें से सबसे महत्वपूर्ण है शीतलन। सामान्य परिस्थितियों में इसके लिए पानी का उपयोग किया जाता है, जो इंजन की गर्मी को बहुत प्रभावी ढंग से अवशोषित करता है। यह अंतरिक्ष में नहीं किया जा सकता, और इसके लिए परमाणु इंजन की आवश्यकता होती है कुशल प्रणालीठंडा करना - और उनसे निकलने वाली गर्मी को बाहरी अंतरिक्ष में हटाया जाना चाहिए, यानी यह केवल विकिरण के रूप में किया जा सकता है। आमतौर पर, इस उद्देश्य के लिए, अंतरिक्ष यान पैनल रेडिएटर्स का उपयोग करते हैं - जो धातु से बने होते हैं, जिनके माध्यम से शीतलक द्रव प्रवाहित होता है। अफसोस, ऐसे रेडिएटर्स, एक नियम के रूप में, बड़े वजन और आयाम वाले होते हैं, इसके अलावा, वे किसी भी तरह से उल्कापिंडों से सुरक्षित नहीं होते हैं।

अगस्त 2015 में, MAKS एयर शो में, परमाणु ऊर्जा प्रणोदन प्रणालियों के ड्रॉप कूलिंग का एक मॉडल दिखाया गया था। इसमें, बूंदों के रूप में फैला हुआ तरल खुले स्थान में उड़ता है, ठंडा होता है, और फिर स्थापना में पुन: एकत्रित होता है। बस एक विशाल अंतरिक्ष यान की कल्पना करें, जिसके केंद्र में एक विशाल शॉवर संस्थापन है, जिसमें से पानी की अरबों सूक्ष्म बूंदें फूटती हैं, अंतरिक्ष में उड़ती हैं, और फिर एक अंतरिक्ष वैक्यूम क्लीनर के विशाल मुंह में समा जाती हैं।

हाल ही में, यह ज्ञात हुआ कि परमाणु प्रणोदन प्रणाली की छोटी बूंद शीतलन प्रणाली का स्थलीय परिस्थितियों में परीक्षण किया गया था। साथ ही, स्थापना के निर्माण में शीतलन प्रणाली सबसे महत्वपूर्ण चरण है।

अब यह शून्य-गुरुत्वाकर्षण स्थितियों में इसके प्रदर्शन का परीक्षण करने का मामला है, और उसके बाद ही हम स्थापना के लिए आवश्यक आयामों में शीतलन प्रणाली बनाने का प्रयास कर सकते हैं। ऐसा प्रत्येक सफल परीक्षण हमें थोड़ा और करीब लाता है रूसी विशेषज्ञपरमाणु प्रतिष्ठान के निर्माण के लिए. वैज्ञानिक अपनी पूरी ताकत से भाग रहे हैं, क्योंकि ऐसा माना जाता है कि अंतरिक्ष में परमाणु इंजन लॉन्च करने से रूस को अंतरिक्ष में अपना नेतृत्व फिर से हासिल करने में मदद मिलेगी।

परमाणु अंतरिक्ष युग

मान लीजिए कि यह सफल हो गया, और कुछ वर्षों में एक परमाणु इंजन अंतरिक्ष में काम करना शुरू कर देगा। इससे कैसे मदद मिलेगी, इसका उपयोग कैसे किया जा सकता है? आरंभ करने के लिए, यह स्पष्ट करना उचित है कि जिस रूप में परमाणु प्रणोदन प्रणाली आज मौजूद है, वह केवल बाहरी अंतरिक्ष में ही काम कर सकती है। ऐसा कोई रास्ता नहीं है जिससे यह पृथ्वी से उड़ान भर सके और इस रूप में उतर सके; फिलहाल यह पारंपरिक रासायनिक रॉकेटों के बिना नहीं चल सकता।

अंतरिक्ष में क्यों? खैर, मानवता मंगल ग्रह और चंद्रमा पर तेजी से उड़ान भरती है, और बस इतना ही? निश्चित रूप से उस तरह से नहीं. वर्तमान में, पृथ्वी की कक्षा में संचालित कक्षीय संयंत्रों और कारखानों की सभी परियोजनाएँ काम के लिए कच्चे माल की कमी के कारण रुकी हुई हैं। अंतरिक्ष में कुछ भी निर्माण करने का तब तक कोई मतलब नहीं है जब तक कि बड़ी मात्रा में आवश्यक कच्चे माल, जैसे धातु अयस्क, को कक्षा में भेजने का कोई रास्ता नहीं मिल जाता।

लेकिन उन्हें पृथ्वी से क्यों उठाएं यदि, इसके विपरीत, आप उन्हें अंतरिक्ष से ला सकते हैं। सौर मंडल में एक ही क्षुद्रग्रह बेल्ट में कीमती धातुओं सहित विभिन्न धातुओं के विशाल भंडार हैं। और इस मामले में, परमाणु टग का निर्माण बस एक जीवनरक्षक होगा।

एक विशाल प्लैटिनम- या सोना धारण करने वाले क्षुद्रग्रह को कक्षा में लाएँ और इसे अंतरिक्ष में ही अलग करना शुरू करें। विशेषज्ञों के अनुसार, ऐसा उत्पादन, मात्रा को ध्यान में रखते हुए, सबसे अधिक लाभदायक में से एक हो सकता है।

क्या परमाणु टग का कोई कम शानदार उपयोग है? उदाहरण के लिए, इसका उपयोग उपग्रहों को आवश्यक कक्षाओं में ले जाने या अंतरिक्ष यान को अंतरिक्ष में वांछित बिंदु पर लाने के लिए किया जा सकता है, उदाहरण के लिए, चंद्र कक्षा में। वर्तमान में, इसके लिए ऊपरी चरणों का उपयोग किया जाता है, उदाहरण के लिए रूसी फ़्रेगेट। वे महंगे, जटिल और डिस्पोजेबल हैं। एक परमाणु टग उन्हें पृथ्वी की निचली कक्षा में ले जाने और जहां भी जरूरत हो वहां पहुंचाने में सक्षम होगा।

अंतरग्रहीय यात्रा के लिए भी यही बात लागू होती है। बिना तेज़ तरीकाउपनिवेशीकरण शुरू करने के लिए मंगल ग्रह की कक्षा में माल और लोगों को पहुंचाने की कोई संभावना नहीं है। लॉन्च वाहनों की वर्तमान पीढ़ी यह काम बहुत महंगा और लंबे समय तक करेगी। अब तक, अन्य ग्रहों पर उड़ान भरते समय उड़ान की अवधि सबसे गंभीर समस्याओं में से एक बनी हुई है। मंगल ग्रह की महीनों की यात्रा और वापस एक बंद अंतरिक्ष यान कैप्सूल में जीवित रहना कोई आसान काम नहीं है। एक परमाणु टग यहां भी मदद कर सकता है, जिससे इस समय में काफी कमी आएगी।

आवश्यक एवं पर्याप्त

फिलहाल ये सब साइंस फिक्शन जैसा लगता है, लेकिन वैज्ञानिकों के मुताबिक प्रोटोटाइप के परीक्षण में कुछ ही साल बचे हैं। मुख्य बात जो आवश्यक है वह न केवल विकास को पूरा करना है, बल्कि देश में अंतरिक्ष विज्ञान के आवश्यक स्तर को बनाए रखना भी है। फंडिंग में गिरावट के बावजूद, रॉकेटों को उड़ान भरना जारी रखना चाहिए, अंतरिक्ष यान का निर्माण किया जाना चाहिए, और सबसे मूल्यवान विशेषज्ञों को काम करना जारी रखना चाहिए।

अन्यथा, उपयुक्त बुनियादी ढांचे के बिना एक परमाणु इंजन से मामलों में मदद नहीं मिलेगी अधिकतम दक्षतान केवल विकास को बेचना, बल्कि नए अंतरिक्ष यान की सभी क्षमताओं को दिखाते हुए इसका स्वतंत्र रूप से उपयोग करना भी बहुत महत्वपूर्ण होगा।

इस बीच, देश के सभी निवासी जो काम से बंधे नहीं हैं, वे केवल आकाश की ओर देख सकते हैं और आशा करते हैं कि रूसी अंतरिक्ष यात्रियों के लिए सब कुछ ठीक हो जाएगा। और एक परमाणु टग, और वर्तमान क्षमताओं का संरक्षण। मैं अन्य परिणामों पर विश्वास नहीं करना चाहता।

पहले से ही इस दशक के अंत में, रूस में अंतरग्रहीय यात्रा के लिए एक परमाणु-संचालित अंतरिक्ष यान बनाया जा सकता है। और यह पृथ्वी के निकट अंतरिक्ष और स्वयं पृथ्वी दोनों पर स्थिति को नाटकीय रूप से बदल देगा।

परमाणु ऊर्जा संयंत्र (एनपीपी) 2018 में उड़ान के लिए तैयार हो जाएगा। इसकी घोषणा क्लेडीश सेंटर के निदेशक, शिक्षाविद ने की अनातोली कोरोटीव. "हमें 2018 में उड़ान परीक्षणों के लिए पहला नमूना (मेगावाट-श्रेणी के परमाणु ऊर्जा संयंत्र का - विशेषज्ञ ऑनलाइन नोट) तैयार करना होगा। वह उड़ेगी या नहीं, यह दूसरी बात है, कतार हो सकती है, लेकिन उसे उड़ने के लिए तैयार रहना होगा,'' आरआईए नोवोस्ती ने उनके शब्दों की सूचना दी। उपरोक्त का अर्थ है कि अंतरिक्ष अन्वेषण के क्षेत्र में सबसे महत्वाकांक्षी सोवियत-रूसी परियोजनाओं में से एक तत्काल व्यावहारिक कार्यान्वयन के चरण में प्रवेश कर रही है।

इस परियोजना का सार, जिसकी जड़ें पिछली शताब्दी के मध्य तक जाती हैं, यह है। अब निकट-पृथ्वी अंतरिक्ष में उड़ानें उन रॉकेटों पर की जाती हैं जो अपने इंजनों में तरल या ठोस ईंधन के दहन के कारण चलते हैं। मूलतः, यह वही इंजन है जो कार में होता है। केवल कार में गैसोलीन जलने पर सिलेंडर में मौजूद पिस्टन को धकेलता है और उनके माध्यम से अपनी ऊर्जा को पहियों तक स्थानांतरित करता है। और रॉकेट इंजन में केरोसिन या हेप्टाइल जलाने से रॉकेट सीधे आगे बढ़ता है।

पिछली आधी सदी में, इस रॉकेट तकनीक को दुनिया भर में सबसे छोटी बारीकियों में परिष्कृत किया गया है। लेकिन रॉकेट वैज्ञानिक ख़ुद इस बात को स्वीकार करते हैं. सुधार - हाँ, यह आवश्यक है. "बेहतर" दहन इंजनों के आधार पर रॉकेट के पेलोड को मौजूदा 23 टन से बढ़ाकर 100 और यहां तक ​​कि 150 टन तक बढ़ाने की कोशिश की जा रही है - हाँ, आपको प्रयास करने की ज़रूरत है। लेकिन विकासवादी दृष्टिकोण से यह एक गतिरोध है। " इससे कोई फर्क नहीं पड़ता कि दुनिया भर के रॉकेट इंजन विशेषज्ञ कितना काम करते हैं, हमें मिलने वाले अधिकतम प्रभाव की गणना प्रतिशत के अंशों में की जाएगी। मोटे तौर पर कहें तो, मौजूदा रॉकेट इंजनों से सब कुछ निचोड़ लिया गया है, चाहे वे तरल हों या ठोस ईंधन, और जोर बढ़ाने के प्रयास विशिष्ट आवेगबस निराशाजनक. परमाणु ऊर्जा प्रणोदन प्रणालियाँ कई गुना वृद्धि प्रदान करती हैं। मंगल ग्रह की उड़ान के उदाहरण का उपयोग करते हुए, अब वहां से उड़ान भरने और वापस आने में डेढ़ से दो साल लगते हैं, लेकिन दो से चार महीने में उड़ान भरना संभव होगा। “- रूसी संघीय अंतरिक्ष एजेंसी के पूर्व प्रमुख ने एक समय में स्थिति का आकलन किया था अनातोली पेर्मिनोव.

इसलिए, 2010 में, रूस के तत्कालीन राष्ट्रपति और अब प्रधान मंत्री दिमित्री मेदवेदेवइस दशक के अंत तक, हमारे देश में मेगावाट श्रेणी के परमाणु ऊर्जा संयंत्र पर आधारित एक अंतरिक्ष परिवहन और ऊर्जा मॉड्यूल बनाने का आदेश दिया गया था। 2018 तक इस परियोजना के विकास के लिए संघीय बजट, रोस्कोस्मोस और रोसाटॉम से 17 बिलियन रूबल आवंटित करने की योजना है। इस राशि का 7.2 बिलियन एक रिएक्टर प्लांट के निर्माण के लिए रोसाटॉम राज्य निगम को आवंटित किया गया था (यह डॉलेज़ल रिसर्च एंड डिज़ाइन इंस्टीट्यूट ऑफ एनर्जी इंजीनियरिंग द्वारा किया जा रहा है), 4 बिलियन - परमाणु ऊर्जा के निर्माण के लिए क्लेडीश सेंटर को प्रणोदन संयंत्र. परिवहन और ऊर्जा मॉड्यूल, यानी, दूसरे शब्दों में, एक रॉकेट जहाज बनाने के लिए आरएससी एनर्जिया द्वारा 5.8 बिलियन रूबल आवंटित किए गए हैं।

स्वाभाविक रूप से, यह सारा काम शून्य में नहीं किया जाता है। 1970 से 1988 तक, अकेले यूएसएसआर ने तीन दर्जन से अधिक जासूसी उपग्रहों को अंतरिक्ष में लॉन्च किया, जो बुक और पुखराज जैसे कम-शक्ति वाले परमाणु ऊर्जा संयंत्रों से लैस थे। उनका उपयोग पूरे विश्व महासागर में सतह के लक्ष्यों की निगरानी करने और हथियार वाहकों को संचरण के साथ लक्ष्य पदनाम जारी करने के लिए एक हर मौसम प्रणाली के निर्माण में किया गया था। कमांड पोस्ट- नौसैनिक अंतरिक्ष टोही और लक्ष्य पदनाम प्रणाली "लीजेंड" (1978)।

नासा और अमेरिकी कंपनियाँ, जो अंतरिक्ष यान और उनके वितरण वाहनों का उत्पादन करते हैं, इस दौरान एक परमाणु रिएक्टर बनाने में सक्षम नहीं हुए हैं जो अंतरिक्ष में स्थिर रूप से काम करेगा, हालांकि उन्होंने तीन बार कोशिश की। इसलिए, 1988 में, परमाणु ऊर्जा प्रणोदन प्रणाली वाले अंतरिक्ष यान के उपयोग पर संयुक्त राष्ट्र के माध्यम से प्रतिबंध लगा दिया गया था, और सोवियत संघ में परमाणु प्रणोदन के साथ यूएस-ए प्रकार के उपग्रहों का उत्पादन बंद कर दिया गया था।

समानांतर में, पिछली शताब्दी के 60-70 के दशक में, क्लेडीश सेंटर ने एक आयन इंजन (इलेक्ट्रोप्लाज्मा इंजन) के निर्माण पर सक्रिय कार्य किया, जो परमाणु ईंधन पर चलने वाली उच्च-शक्ति प्रणोदन प्रणाली बनाने के लिए सबसे उपयुक्त है। रिएक्टर गर्मी उत्पन्न करता है, जिसे जनरेटर द्वारा बिजली में परिवर्तित किया जाता है। बिजली की मदद से, ऐसे इंजन में अक्रिय गैस क्सीनन को पहले आयनित किया जाता है, और फिर सकारात्मक रूप से चार्ज किए गए कणों (पॉजिटिव क्सीनन आयन) को इलेक्ट्रोस्टैटिक क्षेत्र में एक निश्चित गति तक त्वरित किया जाता है और इंजन छोड़ते समय जोर पैदा किया जाता है। यह आयन इंजन का संचालन सिद्धांत है, जिसका एक प्रोटोटाइप पहले ही क्लेडीश सेंटर में बनाया जा चुका है।

« 20वीं सदी के 90 के दशक में, हमने क्लेडीश सेंटर में आयन इंजनों पर काम फिर से शुरू किया। अब इतने सशक्त प्रोजेक्ट के लिए नया सहयोग बनाना होगा। आयन इंजन का एक प्रोटोटाइप पहले से ही मौजूद है जिस पर बुनियादी तकनीकी और डिज़ाइन समाधानों का परीक्षण किया जा सकता है। लेकिन मानक उत्पाद अभी भी बनाने की जरूरत है। हमारे पास एक निर्धारित समय सीमा है - 2018 तक उत्पाद उड़ान परीक्षणों के लिए तैयार होना चाहिए, और 2015 तक मुख्य इंजन परीक्षण पूरा हो जाना चाहिए। अगला - समग्र रूप से संपूर्ण इकाई का जीवन परीक्षण और परीक्षण।“, पिछले साल एम.वी. के नाम पर अनुसंधान केंद्र के इलेक्ट्रोफिजिक्स विभाग के प्रमुख ने उल्लेख किया था। क्लेडीश, प्रोफेसर, एयरोफिजिक्स और अंतरिक्ष अनुसंधान संकाय, एमआईपीटी ओलेग गोर्शकोव.

इन विकासों से रूस को व्यावहारिक लाभ क्या है?यह लाभ उस 17 बिलियन रूबल से कहीं अधिक है जिसे राज्य 2018 तक 1 मेगावाट की क्षमता वाले परमाणु ऊर्जा संयंत्र के साथ एक लॉन्च वाहन बनाने पर खर्च करने का इरादा रखता है। सबसे पहले, यह हमारे देश और सामान्य रूप से मानवता की क्षमताओं का एक नाटकीय विस्तार है। परमाणु-संचालित अंतरिक्ष यान लोगों को अन्य ग्रहों पर काम पूरा करने के वास्तविक अवसर प्रदान करता है। अब कई देशों के पास ऐसे जहाज़ हैं. अमेरिकियों को परमाणु ऊर्जा संयंत्रों के साथ रूसी उपग्रहों के दो नमूने प्राप्त होने के बाद, 2003 में संयुक्त राज्य अमेरिका में भी इन्हें फिर से शुरू किया गया।

हालाँकि, इसके बावजूद, मानवयुक्त उड़ानों पर नासा के विशेष आयोग के एक सदस्य एडवर्ड क्रॉलीउदाहरण के लिए, उनका मानना ​​है कि मंगल ग्रह पर अंतरराष्ट्रीय उड़ान के लिए जहाज में रूसी परमाणु इंजन होना चाहिए। " मांग में रूसी अनुभवपरमाणु इंजन विकास के क्षेत्र में। मुझे लगता है कि रूस के पास बहुत कुछ है महान अनुभवरॉकेट इंजन के विकास और परमाणु प्रौद्योगिकी दोनों में। उन्हें अंतरिक्ष परिस्थितियों में मानव अनुकूलन का भी व्यापक अनुभव है, क्योंकि रूसी अंतरिक्ष यात्रियों ने बहुत लंबी उड़ानें भरीं "," क्रॉली ने पिछले वसंत में मानवयुक्त अंतरिक्ष अन्वेषण के लिए अमेरिकी योजनाओं पर मॉस्को स्टेट यूनिवर्सिटी में एक व्याख्यान के बाद संवाददाताओं से कहा।

दूसरे, ऐसे जहाज निकट-पृथ्वी अंतरिक्ष में गतिविधि को तेजी से बढ़ाना संभव बनाते हैं और चंद्रमा के उपनिवेशीकरण को शुरू करने का एक वास्तविक अवसर प्रदान करते हैं (पृथ्वी के उपग्रह पर पहले से ही निर्माण परियोजनाएं मौजूद हैं) नाभिकीय ऊर्जा यंत्र). « छोटे अंतरिक्ष यान के बजाय बड़े मानवयुक्त प्रणालियों के लिए परमाणु प्रणोदन प्रणालियों के उपयोग पर विचार किया जा रहा है, जो आयन इंजन या सौर पवन ऊर्जा का उपयोग करके अन्य प्रकार के प्रतिष्ठानों पर उड़ान भर सकते हैं। आयन इंजनों के साथ परमाणु प्रणोदन प्रणाली का उपयोग इंटरऑर्बिटल पुन: प्रयोज्य टग पर किया जा सकता है। उदाहरण के लिए, निम्न और उच्च कक्षाओं के बीच माल परिवहन करें, और क्षुद्रग्रहों के लिए उड़ान भरें। आप एक पुन: प्रयोज्य चंद्र टग बना सकते हैं या मंगल ग्रह पर एक अभियान भेज सकते हैं“, प्रोफेसर ओलेग गोर्शकोव कहते हैं। इस तरह के जहाज अंतरिक्ष अन्वेषण के अर्थशास्त्र को नाटकीय रूप से बदल रहे हैं। आरएससी एनर्जिया विशेषज्ञों की गणना के अनुसार, एक परमाणु-संचालित लॉन्च वाहन तरल रॉकेट इंजन की तुलना में पेलोड को चंद्र कक्षा में लॉन्च करने की लागत को आधे से भी कम कर देता है।

तीसरा, ये नई सामग्रियां और प्रौद्योगिकियां हैं जो इस परियोजना के कार्यान्वयन के दौरान बनाई जाएंगी और फिर अन्य उद्योगों - धातुकर्म, मैकेनिकल इंजीनियरिंग, आदि में पेश की जाएंगी। यानी, यह उन सफल परियोजनाओं में से एक है जो वास्तव में रूसी और वैश्विक दोनों अर्थव्यवस्थाओं को आगे बढ़ा सकती है।