რუსეთმა ააწყო მსოფლიოში პირველი ბირთვული კოსმოსური ძრავა. ბირთვული და პლაზმური სარაკეტო ძრავები

რუსეთი იყო და რჩება ლიდერი ბირთვული კოსმოსური ენერგიის სფეროში. ისეთ ორგანიზაციებს, როგორიცაა RSC Energia და Roskosmos, აქვთ გამოცდილება ბირთვული ენერგიის წყაროებით აღჭურვილი კოსმოსური ხომალდების დიზაინის, აშენების, გაშვებისა და ექსპლუატაციის საქმეში. ბირთვული ძრავა შესაძლებელს ხდის თვითმფრინავების ოპერირებას მრავალი წლის განმავლობაში, რაც მნიშვნელოვნად ზრდის მათ პრაქტიკულ ვარგისიანობას.

ისტორიული ქრონიკა

ამავდროულად, მზის სისტემის შორეული პლანეტების ორბიტებზე კვლევითი აპარატის მიწოდება მოითხოვს ასეთი ბირთვული დანადგარის რესურსის გაზრდას 5-7 წლამდე. დადასტურდა, რომ კომპლექსი ატომური მამოძრავებელი სისტემით, რომლის სიმძლავრეა დაახლოებით 1 მეგავატი, როგორც კვლევითი კოსმოსური ხომალდის ნაწილი, საშუალებას მისცემს ყველაზე შორეული პლანეტების ხელოვნური თანამგზავრების, პლანეტარული როვერების დაჩქარებულ მიწოდებას ამ პლანეტების ბუნებრივი თანამგზავრების ზედაპირზე. და ნიადაგის მიწოდება კომეტებიდან, ასტეროიდები, მერკური და იუპიტერისა და სატურნის თანამგზავრები.

მრავალჯერადი გამოყენების ბუქსირი (MB)

სივრცეში სატრანსპორტო ოპერაციების ეფექტურობის გაზრდის ერთ-ერთი ყველაზე მნიშვნელოვანი გზა არის სატრანსპორტო სისტემის ელემენტების მრავალჯერადი გამოყენება. ბირთვული ძრავისთვის კოსმოსური ხომალდებიმინიმუმ 500 კვტ სიმძლავრით საშუალებას გაძლევთ შექმნათ მრავალჯერადი გამოყენებადი ბუქსირი და ამით მნიშვნელოვნად გაზარდოთ კოსმოსური სატრანსპორტო სისტემის მრავალმხრივი ეფექტურობა. ასეთი სისტემა განსაკუთრებით გამოსადეგია პროგრამაში დიდი წლიური ტვირთის ნაკადების უზრუნველსაყოფად. ამის მაგალითი იქნება მთვარის საძიებო პროგრამა მუდმივად მზარდი საცხოვრებელი ბაზისა და ექსპერიმენტული ტექნოლოგიური და სამრეწველო კომპლექსების შექმნით და შენარჩუნებით.

ტვირთბრუნვის გაანგარიშება

RSC Energia-ს საპროექტო კვლევების მიხედვით, ბაზის მშენებლობისას, დაახლოებით 10 ტონა მასის მოდულები უნდა მიეწოდოს მთვარის ზედაპირზე, 30 ტონამდე მთვარის ორბიტაზე, ხოლო ტვირთის წლიური ნაკადი ფუნქციონირებისა და განვითარების უზრუნველსაყოფად. ბაზის 400-500 ტონაა.

ამასთან, ბირთვული ძრავის მუშაობის პრინციპი არ იძლევა საშუალებას, რომ გადამზიდი სწრაფად დაარბიოს. ტრანსპორტირების ხანგრძლივი დროისა და, შესაბამისად, დედამიწის რადიაციულ სარტყლებში ტვირთამწეობის მიერ გატარებული მნიშვნელოვანი დროის გამო, ყველა ტვირთის მიწოდება არ არის შესაძლებელი ბირთვული ენერგიით მომუშავე ბუქსირების გამოყენებით. აქედან გამომდინარე, ტვირთის ნაკადი, რომელიც შეიძლება უზრუნველყოფილი იყოს NEP-ის საფუძველზე, შეფასებულია მხოლოდ 100-300 ტონა/წელიწადში.

ეკონომიკური ეფექტურობა

ორბიტალური სატრანსპორტო სისტემის ეკონომიკური ეფექტურობის კრიტერიუმად მიზანშეწონილია გამოიყენოთ ტვირთის ერთეული მასის (PG) გადაზიდვის ერთეულის ღირებულება დედამიწის ზედაპირიდან სამიზნე ორბიტამდე. RSC Energia-მ შეიმუშავა ეკონომიკური და მათემატიკური მოდელი, რომელიც ითვალისწინებს სატრანსპორტო სისტემაში ღირებულების ძირითად კომპონენტებს:

• ორბიტაზე ბუქსირ მოდულების შექმნისა და გაშვებისთვის;
• სამუშაო ბირთვული დანადგარის შესაძენად;
• საოპერაციო ხარჯები, ასევე R&D ხარჯები და შესაძლო კაპიტალის ხარჯები.

ღირებულების ინდიკატორები დამოკიდებულია MB-ის ოპტიმალურ პარამეტრებზე. ამ მოდელის გამოყენებით, შედარებითი ეკონომიკური ეფექტურობაბირთვული ძრავის სისტემებზე დაფუძნებული მრავალჯერადი ბუქსირის გამოყენება, რომლის სიმძლავრეა დაახლოებით 1 მეგავატი და ერთჯერადი ბუქსირი, რომელიც დაფუძნებულია მოწინავე თხევად საწვავზე დაფუძნებული პროგრამაში, დედამიწიდან 100 ტ/წლიური მასის ტვირთის მიწოდების უზრუნველსაყოფად. მთვარის ორბიტამდე 100 კმ სიმაღლით. ერთი და იგივე გამშვები სატრანსპორტო საშუალების გამოყენებისას, რომლის ტევადობა ტოლია Proton-M გამშვები სატრანსპორტო საშუალების ტარების სიმძლავრესთან და სატრანსპორტო სისტემის ასაგებად ორი გაშვების სქემით, ტვირთის ერთეული მასის მიწოდების ერთეული ღირებულება ბუქსირის გამოყენებით. ბირთვული ძრავა სამჯერ დაბალი იქნება, ვიდრე DM-3 ტიპის თხევადი ძრავებით რაკეტებზე დაფუძნებული ერთჯერადი ბუქსირის გამოყენებისას.

დასკვნა

ეფექტური ბირთვული ძრავა კოსმოსისთვის ხელს უწყობს გამოსავალს გარემოსდაცვითი საკითხებიდედამიწა, პილოტირებული ფრენა მარსზე, სისტემის შექმნა უკაბელო გადაცემაენერგია კოსმოსში, სახმელეთო ბირთვული ენერგიის განსაკუთრებით საშიში რადიოაქტიური ნარჩენების სივრცეში მაღალი უსაფრთხოების დამარხვის განხორციელება, მთვარის სასიცოცხლო ბაზის შექმნა და მთვარის სამრეწველო კვლევის დაწყება და დედამიწის დაცვა ასტეროიდისგან. - კომეტის საშიშროება.

ხშირად ასტრონავტიკის შესახებ ზოგად საგანმანათლებლო პუბლიკაციებში, განსხვავება ბირთვულ სარაკეტო ძრავას (NRE) და ბირთვული სარაკეტო ელექტროძრავის სისტემას (NRE) შორის არ გამოირჩევა. ამასთან, ეს აბრევიატურები მალავს არა მხოლოდ განსხვავებას ბირთვული ენერგიის რაკეტად გადაქცევის პრინციპებში, არამედ ასტრონავტიკის განვითარების ძალიან დრამატულ ისტორიას.

ისტორიის დრამა მდგომარეობს იმაში, რომ თუ ბირთვული და ატომური ელექტროსადგურების შესწავლა ძირითადად ეკონომიკური მიზეზების გამო შეჩერდებოდა როგორც სსრკ-ში, ასევე აშშ-ში, მაშინ ადამიანის ფრენები მარსზე დიდი ხნის წინ გახდებოდა ჩვეულებრივი.

ყველაფერი დაიწყო ატმოსფერული თვითმფრინავით, ბირთვული ძრავით

დიზაინერებმა შეერთებულ შტატებში და სსრკ-ში განიხილეს ბირთვული დანადგარების "სუნთქვა", რომელსაც შეეძლო გარე ჰაერის შეყვანა და კოლოსალურ ტემპერატურამდე გათბობა. სავარაუდოდ, ბიძგების ფორმირების ეს პრინციპი ნასესხები იყო რამჯეტის ძრავებიდან, მხოლოდ სარაკეტო საწვავის ნაცვლად გამოიყენებოდა ურანის დიოქსიდის 235 ატომური ბირთვების დაშლის ენერგია.

აშშ-ში ასეთი ძრავა შეიქმნა პლუტონის პროექტის ფარგლებში. ამერიკელებმა შეძლეს შეექმნათ ახალი ძრავის ორი პროტოტიპი - Tory-IIA და Tory-IIC, რომლებზეც რეაქტორებიც კი იყო ჩართული. სადგურის სიმძლავრე 600 მეგავატი უნდა ყოფილიყო.

პლუტონის პროექტის ფარგლებში შემუშავებული ძრავების დაყენება იგეგმებოდა საკრუიზო რაკეტებზე, რომლებიც შეიქმნა 1950-იან წლებში SLAM (Supersonic Low Altitude Missile, ზებგერითი დაბალი სიმაღლის რაკეტა) სახელწოდებით.

შეერთებულ შტატებში დაგეგმეს 26,8 მეტრის სიგრძის, სამი მეტრის დიამეტრის და 28 ტონა წონის რაკეტის აშენება. რაკეტის კორპუსში უნდა განთავსდეს ბირთვული ქობინი, ასევე 1,6 მეტრი სიგრძისა და 1,5 მეტრი დიამეტრის ბირთვული ძრავის სისტემა. სხვა განზომილებების ფონზე, ინსტალაცია ძალიან კომპაქტური ჩანდა, რაც ხსნის მისი პირდაპირი დინების მოქმედების პრინციპს.

დეველოპერებს სჯეროდათ, რომ ბირთვული ძრავის წყალობით, SLAM რაკეტის დიაპაზონი იქნებოდა მინიმუმ 182,000 კილომეტრი.

1964 წელს აშშ-ს თავდაცვის დეპარტამენტმა პროექტი დახურა. ოფიციალური მიზეზი ის იყო, რომ ფრენისას ატომური საკრუიზო რაკეტა ზედმეტად აბინძურებს ირგვლივ ყველაფერს. სინამდვილეში, მიზეზი იყო ასეთი რაკეტების შენარჩუნების მნიშვნელოვანი ხარჯები, მით უმეტეს, რომ იმ დროისთვის სარაკეტო მეცნიერება სწრაფად ვითარდებოდა თხევადი საწვავის სარაკეტო ძრავების საფუძველზე, რომელთა მოვლა გაცილებით იაფი იყო.

სსრკ დარჩა პირდაპირი ნაკადის NRE-ის შექმნის იდეის ერთგული, ვიდრე შეერთებულ შტატებში, პროექტი მხოლოდ 1985 წელს დახურა. მაგრამ შედეგები ბევრად უფრო მნიშვნელოვანი იყო. ამრიგად, პირველი და ერთადერთი საბჭოთა ატომური სარაკეტო ძრავა შეიქმნა ხიმავტომატიკას საპროექტო ბიუროში, ვორონეჟში. ეს არის RD-0410 (GRAU ინდექსი - 11B91, ასევე ცნობილი როგორც "Irbit" და "IR-100").

RD-0410-ში გამოიყენებოდა ჰეტეროგენული თერმული ნეიტრონული რეაქტორი, ცირკონიუმის ჰიდრიდი მსახურობდა მოდერატორად, ნეიტრონის რეფლექტორები მზადდებოდა ბერილიუმისგან, ბირთვული საწვავი იყო ურანისა და ვოლფრამის კარბიდებზე დაფუძნებული მასალა, გამდიდრებული 235 იზოტოპში დაახლოებით 80%.

დიზაინი მოიცავდა 37 საწვავის ასამბლეას, რომელიც დაფარული იყო თბოიზოლაციით, რომელიც აშორებდა მათ მოდერატორისგან. დიზაინი ითვალისწინებდა, რომ წყალბადის ნაკადი ჯერ გაივლიდა რეფლექტორსა და მოდერატორს, ინარჩუნებდა მათ ტემპერატურას ოთახის ტემპერატურაზე, შემდეგ კი შედიოდა ბირთვში, სადაც გაცივდა საწვავის შეკრებებს, ათბობდა 3100 კ-მდე. სადგამზე რეფლექტორი და მოდერატორი იყო. გაცივებულია წყალბადის ცალკეული ნაკადით.

რეაქტორმა გაიარა ტესტების მნიშვნელოვანი სერია, მაგრამ არასოდეს გამოუცდია მუშაობის სრული ხანგრძლივობის განმავლობაში. თუმცა, რეაქტორის გარეთ სრულად იყო დამუშავებული.

სპეციფიკაციები RD 0410

ბიძგი სიცარიელეში: 3,59 ტფ (35,2 კნ)
რეაქტორის თერმული სიმძლავრე: 196 მეგავატი
სპეციფიკური ბიძგის იმპულსი ვაკუუმში: 910 კგფ წ/კგ (8927 მ/წმ)
ჩანართების რაოდენობა: 10
სამუშაო რესურსი: 1 საათი
საწვავის კომპონენტები: სამუშაო სითხე - თხევადი წყალბადი, დამხმარე ნივთიერება - ჰეპტანი
წონა რადიაციული დაცვით: 2 ტონა
ძრავის ზომები: სიმაღლე 3,5 მ, დიამეტრი 1,6 მ.

შედარებით პატარა ზომებიდა წონა, ბირთვული საწვავის მაღალი ტემპერატურა (3100 K) ეფექტური წყალბადის ნაკადის გაგრილების სისტემით მიუთითებს იმაზე, რომ RD0410 არის თითქმის იდეალური პროტოტიპი ბირთვული სარაკეტო ძრავებისთვის თანამედროვე საკრუიზო რაკეტებისთვის. და იმის გათვალისწინებით თანამედროვე ტექნოლოგიებითვითშეჩერებული ბირთვული საწვავის მოპოვება, რესურსის ერთი საათიდან რამდენიმე საათამდე გაზრდა ძალიან რეალური ამოცანაა.

ბირთვული სარაკეტო ძრავის დიზაინი

ბირთვული სარაკეტო ძრავა (NRE) არის რეაქტიული ძრავა, რომელშიც ბირთვული დაშლის ან შერწყმის რეაქციის შედეგად წარმოქმნილი ენერგია ათბობს სამუშაო სითხეს (ყველაზე ხშირად წყალბადი ან ამიაკი).

არსებობს სამი ტიპის NRE რეაქტორის საწვავის ტიპის მიხედვით:

• მყარი ფაზა;
• თხევადი ფაზა;
• გაზის ფაზა.

ყველაზე სრულყოფილი არის ძრავის მყარი ფაზის ვერსია. ნახატზე ნაჩვენებია უმარტივესი NRE-ის დიაგრამა მყარი ბირთვული საწვავის რეაქტორით. სამუშაო სითხე მდებარეობს გარე ავზში. ტუმბოს დახმარებით იგი იკვებება ძრავის კამერაში. კამერაში სამუშაო სითხე იფრქვევა საქშენების დახმარებით და შედის კონტაქტში სითბოს წარმომქმნელ ბირთვულ საწვავთან. გაცხელებისას ის ფართოვდება და დიდი სიჩქარით გამოფრინდება კამერიდან საქშენით.

გაზის ფაზის ბირთვულ სარაკეტო ძრავებში საწვავი (მაგალითად, ურანი) და სამუშაო სითხე აირისებრ მდგომარეობაშია (პლაზმის სახით) და სამუშაო ზონაში ინახება ელექტრომაგნიტური ველით. ათიათასობით გრადუსამდე გაცხელებული ურანის პლაზმა სითბოს გადასცემს სამუშაო სითხეს (მაგალითად, წყალბადს), რომელიც, თავის მხრივ, მაღალ ტემპერატურამდე გაცხელებით, წარმოქმნის ჭავლს.

ბირთვული რეაქციის ტიპის მიხედვით განასხვავებენ რადიოიზოტოპურ სარაკეტო ძრავას, თერმობირთვულ სარაკეტო ძრავას და სათანადო ბირთვულ ძრავას (გამოიყენება ბირთვული დაშლის ენერგია).

საინტერესო ვარიანტია ასევე იმპულსური NRE - შემოთავაზებულია ბირთვული მუხტის გამოყენება ენერგიის წყაროდ (საწვავი). ასეთი დანადგარები შეიძლება იყოს შიდა და გარე ტიპის.

YRD-ის ძირითადი უპირატესობებია:

• მაღალი სპეციფიკური იმპულსი;
• მნიშვნელოვანი ენერგიის რეზერვი;
• მამოძრავებელი სისტემის კომპაქტურობა;
• ძალიან დიდი ბიძგის მოპოვების შესაძლებლობა - ათობით, ასობით და ათასობით ტონა ვაკუუმში.

მთავარი მინუსი არის მამოძრავებელი სისტემის მაღალი რადიაციის საშიშროება:

• შეღწევადი გამოსხივების ნაკადები (გამა გამოსხივება, ნეიტრონები) ბირთვული რეაქციების დროს;
• ურანის და მისი შენადნობების მაღალრადიოაქტიური ნაერთების მოცილება;
• რადიოაქტიური აირების გადინება სამუშაო სითხესთან.

Ატომური ელექტროსადგური

იმის გათვალისწინებით, რომ ნებისმიერი სანდო ინფორმაცია ატომური ელექტროსადგურების შესახებ პუბლიკაციებიდან, მათ შორის სამეცნიერო სტატიები, მისი მიღება შეუძლებელია, ასეთი დანადგარების მუშაობის პრინციპი საუკეთესოდ არის გათვალისწინებული ღია საპატენტო მასალების მაგალითებზე, თუმცა ისინი შეიცავს ნოუ-ჰაუს.

ასე, მაგალითად, გამოჩენილმა რუსმა მეცნიერმა ანატოლი საზონოვიჩ კოროტეევმა, გამოგონების ავტორმა პატენტის ქვეშ, წარმოადგინა ტექნიკური გადაწყვეტა თანამედროვე ატომური ელექტროსადგურის აღჭურვილობის შემადგენლობისთვის. გარდა ამისა, მე ვაძლევ მითითებული საპატენტო დოკუმენტის ნაწილს სიტყვასიტყვით და კომენტარის გარეშე.

შემოთავაზებული ტექნიკური გადაწყვეტის არსი ილუსტრირებულია ნახაზზე ნაჩვენები სქემით. მამოძრავებელი ენერგიის რეჟიმში მომუშავე ატომური ელექტროსადგური შეიცავს ელექტროძრავის სისტემას (EPP) (მაგალითად, დიაგრამაზე ნაჩვენებია ორი ელექტრო სარაკეტო ძრავა 1 და 2 შესაბამისი მიწოდების სისტემებით 3 და 4), რეაქტორის ქარხანა 5, ტურბინა. 6, კომპრესორი 7, გენერატორი 8, სითბოს გადამცვლელი-რეკუპერატორი 9, Rank-Hilsch vortex tube 10, მაცივარი-ემიტერი 11. ამ შემთხვევაში, ტურბინა 6, კომპრესორი 7 და გენერატორი 8 გაერთიანებულია ერთჯერადი აგრეგატი - ტურბოგენერატორ-კომპრესორი. ატომური ელექტროსადგური აღჭურვილია სამუშაო სითხის 12 მილსადენებით და ელექტრული ხაზებით 13, რომლებიც აკავშირებს გენერატორს 8 და ელექტროძრავის სისტემას. სითბოს გადამცვლელ-რეკუპერატორ 9-ს აქვს სამუშაო სითხის ეგრეთ წოდებული მაღალი ტემპერატურის 14 და დაბალი ტემპერატურის 15 შეყვანა, აგრეთვე სამუშაო სითხის მაღალი ტემპერატურის 16 და დაბალი ტემპერატურის 17 გამოსასვლელები.

რეაქტორის ქარხნის 5 გამოსასვლელი დაკავშირებულია ტურბინის 6 შესასვლელთან, ტურბინის 6 გამოსასვლელი დაკავშირებულია სითბოს გადამცვლელ-რეკუპერატორი 9-ის მაღალტემპერატურულ შესასვლელთან 14. სითბოს გადამცვლელის დაბალი ტემპერატურის გამოსასვლელი 15 -რეკუპერატორი 9 დაკავშირებულია Ranque-Hilsch-ის მორევის მილის 10 შესასვლელთან. Ranque-Hilsch-ის მორევის მილს 10 აქვს ორი გამომავალი, რომელთაგან ერთი (ცხელი" სამუშაო სითხის მეშვეობით) დაკავშირებულია ქულერ-რადიატორთან 11, და მეორე ("ცივი" სამუშაო სითხის მეშვეობით) დაკავშირებულია კომპრესორის 7 შესასვლელთან. გამაგრილებელი რადიატორის 11 გამოსასვლელი ასევე დაკავშირებულია კომპრესორთან 7 შესასვლელთან. კომპრესორის გამოსასვლელი 7 დაკავშირებულია დაბალ ტემპერატურაზე. შესასვლელი 15 სითბოს გადამცვლელ-რეკუპერატორთან 9. სითბოს გადამცვლელ-რეკუპერატორი 9-ის მაღალი ტემპერატურის გამოსასვლელი 16 დაკავშირებულია რეაქტორის ქარხნის შესასვლელთან 5. ამრიგად, ატომური ელექტროსადგურის ძირითადი ელემენტები ერთმანეთთან არის დაკავშირებული ერთი სამუშაოთი. სითხის წრე.

YaEDU მუშაობს შემდეგნაირად. რეაქტორის ქარხანაში 5 გაცხელებული სამუშაო სითხე იგზავნება ტურბინაში 6, რომელიც უზრუნველყოფს კომპრესორის 7 და ტურბოგენერატორ-კომპრესორის გენერატორის 8 მუშაობას. გენერატორი 8 ქმნის ელექტრული ენერგია, რომელიც ელექტრული ხაზებით 13 იგზავნება ელექტრო სარაკეტო ძრავებზე 1 და 2 და მათი მიწოდების სისტემები 3 და 4, რაც უზრუნველყოფს მათ მუშაობას. ტურბინიდან 6-დან გამოსვლის შემდეგ, სამუშაო სითხე იგზავნება მაღალი ტემპერატურის შესასვლელით 14 სითბოს გადამცვლელ-რეკუპერატორში 9, სადაც სამუშაო სითხე ნაწილობრივ გაცივდება.

შემდეგ, სითბოს გადამცვლელ-რეკუპერატორი 9-ის დაბალი ტემპერატურის გამოსასვლელიდან 17, სამუშაო სითხე იგზავნება Rank-Hilsch მორევის მილში 10, რომლის შიგნით სამუშაო სითხის ნაკადი იყოფა "ცხელ" და "ცივ" კომპონენტებად. სამუშაო სითხის „ცხელი“ ნაწილი შემდეგ მიდის ქულერ-ემიტერ 11-ში, სადაც სამუშაო სითხის ეს ნაწილი ეფექტურად გაცივდება. სამუშაო სითხის „ცივი“ ნაწილი მიჰყვება კომპრესორ 7-ში შესასვლელს, ხოლო გაგრილების შემდეგ იქ მიჰყვება სამუშაო სითხის ნაწილი, რომელიც ტოვებს ქულერ-რადიატორს 11.

კომპრესორი 7 აწვდის გაცივებულ სამუშაო სითხეს სითბოს გადამცვლელ-რეკუპერატორს 9 დაბალტემპერატურულ შესასვლელთან 15. ეს გაგრილებული სამუშაო სითხე სითბოს გადამცვლელ-რეკუპერატორში 9 უზრუნველყოფს სითბოს გადამცვლელში შემავალი სამუშაო სითხის შემომავალი ნაკადის ნაწილობრივ გაგრილებას. რეკუპერატორი 9 ტურბინიდან 6 მაღალტემპერატურული შესასვლელიდან 14. გარდა ამისა, ნაწილობრივ გაცხელებული სამუშაო სითხე (თბოგაცვლის გამო ტურბინიდან მუშა სითხის კონტრ ნაკადთან სითბოს გაცვლის გამო) სითბოს გადამცვლელ-რეკუპერატორიდან 9 მაღალი სითხის გავლით. ტემპერატურის გამოსასვლელი 16 კვლავ შედის რეაქტორის ქარხანაში 5, ციკლი კვლავ მეორდება.

ამრიგად, დახურულ მარყუჟში განთავსებული ერთი სამუშაო სითხე უზრუნველყოფს ატომური ელექტროსადგურის უწყვეტ მუშაობას, ხოლო Rank-Hilsch vortex მილის გამოყენება ატომური ელექტროსადგურის შემადგენლობაში შემოთავაზებული ტექნიკური გადაწყვეტის შესაბამისად აუმჯობესებს წონის და ზომის მახასიათებლებს. ა.

ბმულები:

რუსული სამხედრო კოსმოსური მოძრაობა

მედიასა და სოციალურ ქსელებში დიდი ხმაური გამოიწვია ვლადიმერ პუტინის განცხადებებმა, რომ რუსეთი ახალი თაობის საკრუიზო რაკეტას გამოცდის, რომელსაც თითქმის აქვს შეუზღუდავიენერგიის რეზერვი და, ამის გამო, პრაქტიკულად დაუცველია ყველა არსებული და პროგნოზირებული რაკეტსაწინააღმდეგო თავდაცვის სისტემისთვის.

„2017 წლის ბოლოს ცენტრალურ მოედანზე რუსეთის ფედერაციადან წარმატებით გაუშვა უახლესი რუსული საკრუიზო რაკეტა ბირთვული ენერგია ინსტალაცია. ფრენის დროს ელექტროსადგურმა მიაღწია დადგენილ სიმძლავრეს, იმ პირობით, რომ სათანადო დონე იყო, ”- თქვა პუტინმა ფედერალურ ასამბლეაში ტრადიციულ გამოსვლისას.

რაკეტა განიხილებოდა შეიარაღების სფეროში რუსეთის სხვა მოწინავე განვითარებების კონტექსტში, ახალ კონტინენტთაშორის ბალისტიკურ რაკეტასთან Sarmat, ჰიპერბგერით Kinzhal რაკეტასთან და ა.შ. ამიტომ გასაკვირი არ არის, რომ პუტინის განცხადებები ძირითადად სამხედრო პოლიტიკური ვენა. თუმცა, ფაქტობრივად, კითხვა გაცილებით ფართოა: როგორც ჩანს, რუსეთი მომავლის რეალური ტექნოლოგიის დაუფლების ზღვარზეა, რომელსაც შეუძლია რევოლუციური ცვლილებები მოახდინოს სარაკეტო და კოსმოსურ ტექნოლოგიაში და არა მხოლოდ. მაგრამ პირველ რიგში...

რეაქტიული ტექნოლოგიები: „ქიმიური“ ჩიხი

აქ უკვე თითქმის ასი წელიროდესაც ვსაუბრობთ რეაქტიულ ძრავაზე, ყველაზე ხშირად ვგულისხმობთ ქიმიურ რეაქტიულ ძრავას. როგორც რეაქტიული თვითმფრინავი, ასევე კოსმოსური რაკეტები მოძრაობენ ბორტზე საწვავის წვის შედეგად მიღებული ენერგიით.

AT ზოგადი თვალსაზრისითის ასე მუშაობს: საწვავი შედის წვის პალატაში, სადაც ის ერევა ოქსიდაზატორს (ატმოსფერული ჰაერი ჰაერის ჩასუნთქვის ძრავაში ან ჟანგბადი ბორტზე არსებული რეზერვებიდან სარაკეტო ძრავაში). შემდეგ ნარევი აალდება, რის შედეგადაც ხდება მნიშვნელოვანი რაოდენობის ენერგიის სწრაფი გათავისუფლება სითბოს სახით, რომელიც გადაეცემა წვის აირებს. როდესაც გაცხელდება, გაზი სწრაფად აფართოებს და, როგორც იქნა, იწურება ძრავის საქშენიდან მნიშვნელოვანი სიჩქარით. წარმოიქმნება ჭავლური ნაკადი და იქმნება ჭავლური ბიძგი, უბიძგებს თვითმფრინავიჭავლური ნაკადის მიმართულების საპირისპირო მიმართულებით.

He 178 და Falcon Heavy - პროდუქტები და ძრავები განსხვავებულია, მაგრამ ეს არ ცვლის არსს.

რეაქტიული და სარაკეტო ძრავები მთელი თავისი მრავალფეროვნებით (პირველი Heinkel 178 რეაქტიული თვითმფრინავიდან ილონ მასკის Falcon Heavy-მდე) სწორედ ამ პრინციპს იყენებენ - მხოლოდ მისი გამოყენების მიდგომები იცვლება. და სარაკეტო ტექნოლოგიის ყველა დიზაინერი იძულებულია ამა თუ იმ გზით შეეგუოს ამ პრინციპის ფუნდამენტურ ნაკლს: თვითმფრინავის ბორტზე სწრაფად მოხმარებული საწვავის მნიშვნელოვანი რაოდენობის ტარების აუცილებლობას. Როგორ ყოჩაღძრავმა უნდა იმუშაოს, რაც უფრო მეტი საწვავი უნდა იყოს ბორტზე და მით უფრო ნაკლები დატვირთვა შეუძლია თვითმფრინავს ფრენისას.

მაგალითად, Boeing 747-200 თვითმფრინავის მაქსიმალური ასაფრენი წონა დაახლოებით 380 ტონაა. აქედან 170 ტონა მოდის თვით თვითმფრინავზე, დაახლოებით 70 ტონა ტვირთამწეობაზე (ტვირთისა და მგზავრების წონა) და 140 ტონა, ანუ დაახლოებით 35%, იწონის საწვავს, რომელიც იწვის ფრენისას საათში დაახლოებით 15 ტონა სიჩქარით. ანუ ყოველ ტონა ტვირთზე მოდის 2,5 ტონა საწვავი. ხოლო პროტონ-მ რაკეტა დაბალ საცნობარო ორბიტაზე 22 ტონა ტვირთის გასაშვებად მოიხმარს დაახლოებით 630 ტონა საწვავს, ანუ თითქმის 30 ტონა საწვავს ტონა დატვირთვაზე. როგორც ხედავთ, კოეფიციენტი სასარგებლო მოქმედება» მოკრძალებულზე მეტი.

თუ ვსაუბრობთ მართლაც შორ მანძილზე ფრენებზე, მაგალითად, მზის სისტემის სხვა პლანეტებზე, მაშინ საწვავის დატვირთვის თანაფარდობა უბრალოდ სასიკვდილო ხდება. მაგალითად, ამერიკულ სატურნ-5 რაკეტას შეუძლია მთვარეზე 45 ტონა ტვირთის მიტანა, ხოლო 2000 ტონაზე მეტი საწვავის დაწვა. ხოლო ილონ მასკის Falcon Heavy-ს, რომელსაც აქვს ერთი და ნახევარი ათასი ტონა გაშვების მასა, შეუძლია მარსის ორბიტაზე მხოლოდ 15 ტონა ტვირთის გაშვება, ანუ მისი საწყისი მასის 0,1%.

ამიტომ დაკომპლექტებული ფრენა მთვარეზეკვლავ ამოცანად რჩება კაცობრიობის ტექნოლოგიური შესაძლებლობების ზღვარზე და მარსზე ფრენა სცილდება ამ საზღვრებს. კიდევ უფრო უარესი, აღარ არის შესაძლებელი ამ შესაძლებლობების მნიშვნელოვნად გაფართოება ქიმიური რაკეტების შემდგომი გაუმჯობესების გაგრძელებისას. მათ განვითარებაში კაცობრიობა „ისვენებდა“ ბუნების კანონებით განსაზღვრულ ჭერთან. უფრო შორს წასასვლელად ფუნდამენტურად განსხვავებული მიდგომაა საჭირო.

"ატომური" ბიძგი

ქიმიური საწვავის წვა დიდი ხანია აღარ არის ენერგიის გამომუშავების ცნობილ მეთოდებს შორის ყველაზე ეფექტური.

1 კილოგრამიდან მყარი ნახშირიშეგიძლიათ მიიღოთ დაახლოებით 7 კილოვატსათი ენერგია, ხოლო 1 კილოგრამი ურანი შეიცავს დაახლოებით 620 ათას კილოვატსაათს.

და თუ თქვენ შექმნით ძრავას, რომელიც მიიღებს ენერგიას ბირთვული და არა ქიმიური პროცესებისგან, მაშინ ასეთი ძრავა დაგჭირდებათ ათიათასობით(!) ჯერ ნაკლები საწვავი იგივე სამუშაოს შესასრულებლად. ამგვარად, რეაქტიული ძრავების მთავარი მინუსი შეიძლება აღმოიფხვრას. თუმცა, იდეიდან განხორციელებამდე დიდი გზაა ბევრი რთული პრობლემის გადასაჭრელად. უპირველეს ყოვლისა, საჭირო იყო საკმარისად მსუბუქი და კომპაქტური ბირთვული რეაქტორის შექმნა, რათა შესაძლებელი ყოფილიყო მისი დაყენება თვითმფრინავზე. მეორეც, საჭირო იყო გაერკვია, თუ როგორ გამოვიყენოთ ატომური ბირთვის დაშლის ენერგია ძრავში გაზის გასათბობად და რეაქტიული ნაკადის შესაქმნელად.

ყველაზე აშკარა ვარიანტი იყო გაზის უბრალოდ გადატანა რეაქტორის წითელ ბირთვში. თუმცა, უშუალოდ საწვავის შეკრებებთან ურთიერთქმედებით, ეს გაზი გახდება უაღრესად რადიოაქტიური. ძრავის რეაქტიული ნაკადის სახით დატოვება, ის ძლიერ აინფიცირებს ირგვლივ ყველაფერს, ამიტომ ასეთი ძრავის გამოყენება ატმოსფეროში მიუღებელია. ეს ნიშნავს, რომ ბირთვიდან სითბო სხვა გზით უნდა გადავიდეს, მაგრამ ზუსტად როგორ? და სად შემიძლია ვიშოვო მასალები, რომლითაც შეიძლება მათი შენარჩუნება სტრუქტურული თვისებებიასეთ მაღალ ტემპერატურაზე?

კიდევ უფრო ადვილია წარმოვიდგინოთ ატომური ელექტროსადგურების გამოყენება "უპილოტო ღრმა ზღვის მანქანებში", რომელიც ასევე პუტინმა მოიხსენია იმავე შეტყობინებაში. ფაქტობრივად, ეს იქნება სუპერ ტორპედოს მსგავსი, რომელიც შეიწოვება ზღვის წყალს, გადააქცევს გახურებულ ორთქლად, რომელიც წარმოქმნის რეაქტიულ ნაკადს. ასეთი ტორპედო შეძლებს ათასობით კილომეტრის გადალახვას წყლის ქვეშ, მოძრაობს ნებისმიერ სიღრმეზე და შეძლებს ნებისმიერ სამიზნეს დაარტყას ზღვაზე ან სანაპიროზე. ამავდროულად, მიზნისკენ მიმავალ გზაზე მისი ჩაჭრა თითქმის შეუძლებელი იქნება.

ამ დროისთვის, როგორც ჩანს, რუსეთს ჯერ არ აქვს ასეთი მოწყობილობების ნიმუშები განლაგებისთვის მზად. რაც შეეხება ატომურ საკრუიზო რაკეტას, რომელზეც პუტინმა ისაუბრა, აქ, როგორც ჩანს, საუბარია ასეთი რაკეტის „მასობრივი მოდელის“ საცდელ გაშვებაზე ელექტრო გამათბობლით, ნაცვლად ბირთვულისა. სწორედ ამას შეიძლება ნიშნავდეს პუტინის სიტყვები „დადგენილ სიმძლავრის მიღწევისა“ და „წაფის სათანადო დონის“ შესახებ - შემოწმება, შეუძლია თუ არა ასეთი მოწყობილობის ძრავს მუშაობა ასეთი „შემავალი პარამეტრებით“. რასაკვირველია, ატომური ენერგიის ნიმუშისგან განსხვავებით, „მატყუარა“ პროდუქტს არ შეუძლია თვითნებურად მნიშვნელოვანი მანძილის ფრენა, მაგრამ ეს არ არის საჭირო. ასეთ ნიმუშზე შეგიძლიათ შეიმუშაოთ ტექნოლოგიური გადაწყვეტილებებიასოცირდება წმინდა "საავტომობილო" ნაწილთან - სანამ რეაქტორი სრულდება და ტესტირება სტენდზე. ძალიან ცოტა დროს შეუძლია ამ ეტაპის გამოყოფა მზა პროდუქტის მიწოდებისგან - ერთი ან ორი წელი.

აბა, თუ ასეთი ძრავის გამოყენება შესაძლებელია საკრუიზო რაკეტებში, მაშინ რა შეუშლის ხელს მის გამოყენებას ავიაციაში? წარმოიდგინე ატომური თვითმფრინავიშეუძლია ათობით ათასი კილომეტრის გავლა დაშვებისა და საწვავის შევსების გარეშე, ასობით ტონა ძვირადღირებული საავიაციო საწვავის გადაყლაპვის გარეშე! ზოგადად, ჩვენ ვსაუბრობთ აღმოჩენა, რომელსაც შეუძლია მომავალში რეალური რევოლუცია მოახდინოს ტრანსპორტის სექტორში ...

წინ მარსი?

თუმცა, გაცილებით საინტერესო მაინც ჩანს ატომური ელექტროსადგურის მთავარი მიზანი - გახდეს ახალი თაობის კოსმოსური ხომალდის ბირთვული გული, რომელიც შესაძლებელს გახდის საიმედო სატრანსპორტო კომუნიკაციას მზის სისტემის სხვა პლანეტებთან. რა თქმა უნდა, უჰაერო გარე სივრცეში, თქვენ არ შეგიძლიათ გამოიყენოთ ტურბორეაქტიული ძრავები, რომლებიც იყენებენ გარე ჰაერს. აქ რეაქტიული ნაკადის შესაქმნელად ნივთიერება, რაც არ უნდა თქვას, თქვენთან უნდა ატაროთ. ამოცანაა გამოიყენოს იგი მუშაობის პროცესში ბევრად უფრო ეკონომიურად და ამისთვის ძრავის საქშენიდან ნივთიერების გადინების სიჩქარე მაქსიმალურად მაღალი უნდა იყოს. ქიმიურ სარაკეტო ძრავებში ეს სიჩქარე წამში 5 ათას მეტრამდეა (ჩვეულებრივ 2-3 ათასი) და მისი მნიშვნელოვნად გაზრდა შეუძლებელია.

ბევრად უფრო მაღალი სიჩქარის მიღწევა შესაძლებელია ჭავლის შესაქმნელად განსხვავებული პრინციპის გამოყენებით - დამუხტული ნაწილაკების (იონების) აჩქარება ელექტრული ველით. თვითმფრინავის სიჩქარე იონურ ძრავში შეიძლება მიაღწიოს 70000 მეტრს წამში, ანუ იგივე რაოდენობის მოძრაობის მისაღებად დაგჭირდებათ 20-30-ჯერ ნაკლები ნივთიერების დახარჯვა. მართალია, ასეთი ძრავა საკმაოდ დიდ ელექტროენერგიას მოიხმარს. და ამ ენერგიის წარმოებისთვის საჭირო იქნება ბირთვული რეაქტორი.

მეგავატის კლასის ატომური ელექტროსადგურის რეაქტორის მოდელი

ელექტრო (იონური და პლაზმური) სარაკეტო ძრავები უკვე არსებობს, მაგალითად, ჯერ კიდევ 1971 წელსსსრკ-მ ორბიტაზე გაუშვა კოსმოსური ხომალდი Meteor სტაციონარული პლაზმური ძრავით SPD-60, რომელიც შემუშავებულია OKB Fakel-ის მიერ. დღეს მსგავსი ძრავები აქტიურად გამოიყენება დედამიწის ხელოვნური თანამგზავრების ორბიტის გასასწორებლად, მაგრამ მათი სიმძლავრე არ აღემატება 3-4 კილოვატს (5 და ნახევარ ცხენის ძალას).

თუმცა კვლევითი ცენტრი 2015 წ. კელდიშმა გამოაცხადა შეკვეთის სიმძლავრის მქონე იონური ძრავის პროტოტიპის შექმნა 35 კილოვატი(48 ცხ.ძ.). ეს არ ჟღერს ძალიან შთამბეჭდავად, მაგრამ ამ ძრავებიდან რამდენიმე საკმარისია კოსმოსური ხომალდის გასაძლიერებლად, რომელიც მოძრაობს სიცარიელეში და შორს ძლიერ გრავიტაციულ ველებს. აჩქარება, რომელსაც ასეთი ძრავები მისცემს კოსმოსურ ხომალდს, მცირე იქნება, მაგრამ შეძლებენ მის შენარჩუნებას. დიდი ხანის განმვლობაში(არსებულ იონურ ამომყვანებს აქვთ უწყვეტი მუშაობის დრო სამ წლამდე).

თანამედროვე კოსმოსურ ხომალდებში სარაკეტო ძრავები მუშაობენ მხოლოდ მცირე ხნით, ხოლო გემი ფრენის ძირითად ნაწილს ინერციით დაფრინავს. იონური ძრავა, რომელიც ენერგიას იღებს ბირთვული რეაქტორიდან, იმუშავებს ფრენის მთელი პერიოდის განმავლობაში - მის პირველ ნახევარში, აჩქარებს ხომალდს, მეორეში - შეანელებს მას. გამოთვლებმა აჩვენა, რომ ასეთ კოსმოსურ ხომალდს შეეძლო მარსის ორბიტაზე მიაღწიოს 30-40 დღეში და არა ერთ წელიწადში, როგორც გემი ქიმიური ძრავებით და ასევე ატაროს დაღმავალი მანქანა, რომელსაც შეუძლია ადამიანი მიიტანოს წითელი ზედაპირზე. პლანეტა და შემდეგ წაიყვანეთ იქიდან.

რუსეთმა გამოსცადა ატომური ელექტროსადგურის (NPP) გაგრილების სისტემა - მომავლის კოსმოსური ხომალდის ერთ-ერთი მთავარი ელემენტი, რომელიც შეძლებს პლანეტათაშორისი ფრენების შესრულებას. რატომ არის საჭირო ბირთვული ძრავა კოსმოსში, როგორ მუშაობს ის და რატომ მიიჩნევს როსკოსმოსი ამ განვითარებას რუსეთის მთავარ კოსმოსურ კოზირად, ამბობს იზვესტია.

ატომის ისტორია

თუ გულზე დაადებ ხელს, მაშინ კოროლევის დროიდან მოყოლებული, კოსმოსში ფრენისთვის გამოყენებული გამშვები მანქანები ფუნდამენტური ცვლილებები არ განიცადეს. მოქმედების ზოგადი პრინციპი - ქიმიური, რომელიც დაფუძნებულია საწვავის ოქსიდიზატორით წვის საფუძველზე, იგივე რჩება. იცვლება ძრავები, მართვის სისტემა, საწვავის ტიპები. კოსმოსში მოგზაურობის საფუძველი იგივე რჩება - რეაქტიული ძრავა რაკეტას ან კოსმოსურ ხომალდს წინ უბიძგებს.

ხშირად ისმის, რომ საჭიროა მნიშვნელოვანი გარღვევა, განვითარება, რომელსაც შეუძლია შეცვალოს რეაქტიული ძრავა, რათა გაზარდოს ეფექტურობა და გახადოს ფრენები მთვარეზე და მარსზე უფრო რეალისტური. ფაქტია, რომ ამჟამად პლანეტათაშორისი კოსმოსური ხომალდების მასის თითქმის უმეტესი ნაწილი საწვავი და ოქსიდიზატორია. მაგრამ რა მოხდება, თუ საერთოდ მივატოვებთ ქიმიურ ძრავას და დავიწყებთ ბირთვული ძრავის ენერგიის გამოყენებას?

ბირთვული ძრავის სისტემის შექმნის იდეა ახალი არ არის. სსრკ-ში, დეტალური მთავრობის დადგენილება ბირთვული სარაკეტო ძრავის შექმნის პრობლემის შესახებ, ხელი მოეწერა ჯერ კიდევ 1958 წელს. მაშინაც კი, ჩატარდა კვლევები, რომლებმაც აჩვენეს, რომ საკმარისი სიმძლავრის ბირთვული სარაკეტო ძრავის გამოყენებით, შეგიძლიათ მიხვიდეთ პლუტონამდე (რომელსაც ჯერ კიდევ არ დაუკარგავს პლანეტარული სტატუსი) და უკან ექვს თვეში (ორი იქ და ოთხი უკან), დახარჯოთ 75 ტონა საწვავი მოგზაურობისას.

ისინი სსრკ-ში ბირთვული სარაკეტო ძრავის შემუშავებით იყვნენ დაკავებულნი, მაგრამ მეცნიერებმა ნამდვილ პროტოტიპთან მიახლოება მხოლოდ ახლა დაიწყეს. ფულზე არაა საქმე, თემა იმდენად რთული აღმოჩნდა, რომ სამუშაო პროტოტიპის შექმნა ჯერ ვერც ერთმა ქვეყანამ ვერ შეძლო და უმეტეს შემთხვევაში ყველაფერი გეგმებითა და ნახატებით სრულდებოდა. შეერთებულ შტატებში მამოძრავებელი სისტემა გამოსცადეს მარსზე ფრენისთვის 1965 წლის იანვარში. მაგრამ NERVA-ს პროექტი ბირთვული ძრავით მარსის დაპყრობის შესახებ არ სცილდებოდა KIWI ტესტებს და ის ბევრად უფრო მარტივი იყო, ვიდრე ამჟამინდელი რუსული განვითარება. ჩინეთმა კოსმოსური განვითარების გეგმებში შეიტანა 2045 წლამდე ატომური ძრავის შექმნა, რაც ასევე ძალიან, ძალიან მალე არ არის.

რუსეთში, 2010 წელს დაიწყო სამუშაოების ახალი რაუნდი კოსმოსური ტრანსპორტის სისტემებისთვის მეგავატის კლასის ბირთვული ელექტროძრავის სისტემის (NPP) პროექტზე. პროექტს როსკოსმოსი და როსტომი ერთობლივად ქმნიან და მას შეიძლება ვუწოდოთ ბოლო დროის ერთ-ერთი ყველაზე სერიოზული და ამბიციური კოსმოსური პროექტი. ატომური ელექტროსადგურების მთავარი კონტრაქტორი არის კვლევითი ცენტრი. მ.ვ. კელდიში.

ბირთვული მოძრაობა

განვითარების მთელი პერიოდის განმავლობაში პრესაში ჟონავს სიახლეები მომავალი ბირთვული ძრავის ერთი ან მეორე ნაწილის მზადყოფნის შესახებ. ამავდროულად, ზოგადად, სპეციალისტების გარდა, ცოტას წარმოუდგენია, როგორ და რის გამო იმუშავებს. სინამდვილეში, კოსმოსური ბირთვული ძრავის არსი დაახლოებით იგივეა, რაც დედამიწაზე. ბირთვული რეაქციის ენერგია გამოიყენება ტურბოგენერატორ-კომპრესორის გასათბობად და მუშაობისთვის. მარტივად რომ ვთქვათ, ბირთვული რეაქცია გამოიყენება ელექტროენერგიის გამოსამუშავებლად, თითქმის იგივე, რაც ჩვეულებრივში. ატომური ელექტროსადგური. და ელექტროენერგიის დახმარებით მუშაობს ელექტრო სარაკეტო ძრავები. ამ ინსტალაციაში ეს არის მაღალი სიმძლავრის იონური ამომყვანები.

იონურ ძრავებში ბიძგი იქმნება რეაქტიული ბიძგის შექმნით, რომელიც ეფუძნება იონიზებულ გაზს, რომელიც აჩქარებულია მაღალი სიჩქარითელექტრულ ველში. იონური ძრავები ჯერ კიდევ არსებობს, მათ კოსმოსში ტესტირება უტარდებათ. ჯერჯერობით მათ მხოლოდ ერთი პრობლემა აქვთ - თითქმის ყველა მათგანს ძალიან მცირე ბიძგი აქვს, თუმცა ძალიან ცოტა საწვავს მოიხმარს. კოსმოსური მოგზაურობისთვის, ასეთი ძრავები შესანიშნავი ვარიანტია, განსაკუთრებით იმ შემთხვევაში, თუ თქვენ გადაჭრით კოსმოსში ელექტროენერგიის მოპოვების პრობლემას, რასაც ბირთვული ინსტალაცია გააკეთებს. გარდა ამისა, იონურ ძრავებს შეუძლიათ იმუშაონ დიდი ხნის განმავლობაში, იონური ძრავების ყველაზე თანამედროვე ნიმუშების უწყვეტი მუშაობის მაქსიმალური პერიოდი სამ წელზე მეტია.

თუ დააკვირდებით დიაგრამას, ხედავთ, რომ ბირთვული ენერგია იწყება სასარგებლო სამუშაოსულაც არა მაშინვე. ჯერ სითბოს გადამცვლელი თბება, შემდეგ წარმოიქმნება ელექტროენერგია, ის უკვე გამოიყენება იონური ძრავისთვის ბიძგის შესაქმნელად. სამწუხაროდ, კაცობრიობას ჯერ არ უსწავლია ბირთვული დანადგარების გამოყენება გადაადგილებისთვის უფრო მარტივი და ეფექტური გზით.

სსრკ-ში ბირთვული ინსტალაციის მქონე თანამგზავრები გაუშვეს ლეგენდის სამიზნე აღნიშვნის კომპლექსში საზღვაო რაკეტების მატარებელი ავიაციისთვის, მაგრამ ეს იყო ძალიან მცირე რეაქტორები და მათი მუშაობა საკმარისი იყო მხოლოდ ელექტროენერგიის გამომუშავებისთვის თანამგზავრზე ჩამოკიდებული მოწყობილობებისთვის. საბჭოთა კოსმოსურ ხომალდს სამი კილოვატი სამონტაჟო სიმძლავრე ჰქონდა, მაგრამ ახლა რუსი სპეციალისტები მეგავატზე მეტი სიმძლავრის ინსტალაციის შექმნაზე მუშაობენ.

კოსმიური საკითხები

ბუნებრივია, კოსმოსში ბირთვულ ინსტალაციას გაცილებით მეტი პრობლემა აქვს, ვიდრე დედამიწაზე და მათგან ყველაზე მნიშვნელოვანია გაგრილება. ნორმალურ პირობებში ამისთვის გამოიყენება წყალი, რომელიც ძალიან ეფექტურად შთანთქავს ძრავის სითბოს. კოსმოსში ამის გაკეთება შეუძლებელია და ბირთვული ძრავები მოითხოვს ეფექტური სისტემაგაგრილება - და მათგან სითბო უნდა მოიხსნას გარე სივრცეში, ანუ ეს შეიძლება გაკეთდეს მხოლოდ რადიაციის სახით. ჩვეულებრივ, ამ მიზნით, კოსმოსურ ხომალდებში გამოიყენება პანელის რადიატორები - ლითონისგან დამზადებული, მათში გამაგრილებლის ცირკულირებით. სამწუხაროდ, ასეთ რადიატორებს, როგორც წესი, აქვთ დიდი წონა და ზომები, გარდა ამისა, ისინი არანაირად არ არიან დაცული მეტეორიტებისგან.

2015 წლის აგვისტოში, MAKS საჰაერო შოუზე, აჩვენეს ბირთვული ელექტროძრავის სისტემების წვეთოვანი გაგრილების მოდელი. მასში წვეთების სახით გაფანტული სითხე ღია სივრცეში დაფრინავს, კლებულობს და შემდეგ ისევ გროვდება ინსტალაციაში. წარმოიდგინეთ უზარმაზარი კოსმოსური ხომალდი, რომლის ცენტრში არის გიგანტური საშხაპე ინსტალაცია, საიდანაც წყლის მილიარდობით მიკროსკოპული წვეთი ამოვარდება, დაფრინავს კოსმოსში და შემდეგ იწოვება კოსმოსური მტვერსასრუტის უზარმაზარ პირში.

სულ ახლახან ცნობილი გახდა, რომ ბირთვული ამოძრავების სისტემის წვეთოვანი გაგრილების სისტემა გამოსცადეს მიწისზედა პირობებში. ამავდროულად, გაგრილების სისტემა არის ყველაზე მნიშვნელოვანი ეტაპი ინსტალაციის შექმნისას.

ახლა მისი მუშაობის ტესტირებაა უწონად პირობებში და მხოლოდ ამის შემდეგ იქნება შესაძლებელი ინსტალაციისთვის საჭირო ზომების გაგრილების სისტემის შექმნა. ყოველი ასეთი წარმატებული ტესტი ცოტათი უახლოვდება რუსი სპეციალისტებიბირთვული ობიექტის შექმნამდე. მეცნიერები ჩქარობენ, რადგან მიჩნეულია, რომ კოსმოსში ბირთვული ძრავის გაშვება შეიძლება დაეხმაროს რუსეთს კოსმოსში ლიდერის პოზიციის აღდგენაში.

ბირთვული სივრცის ხანა

დავუშვათ, წარმატებას მიაღწევს და რამდენიმე წელიწადში ბირთვული ძრავა დაიწყებს მუშაობას კოსმოსში. როგორ დაეხმარება, როგორ შეიძლება მისი გამოყენება? დასაწყისისთვის, ღირს იმის გარკვევა, რომ იმ ფორმით, რომელშიც დღეს არსებობს ბირთვული ამძრავი სისტემა, მას შეუძლია მხოლოდ გარე სივრცეში იმუშაოს. ამ ფორმით მას დედამიწიდან აფრენა და დაშვება არანაირად არ შეუძლია, ჯერჯერობით ეს შეუძლებელია ტრადიციული ქიმიური რაკეტების გარეშე.

რატომ სივრცეში? ისე, კაცობრიობა სწრაფად დაფრინავს მარსზე და მთვარეზე და ეს არის ის? რა თქმა უნდა არა ამ გზით. ამჟამად დედამიწის ორბიტაზე მოქმედი ორბიტალური ქარხნების და ქარხნების ყველა პროექტი შეჩერებულია სამუშაოსთვის ნედლეულის ნაკლებობის გამო. კოსმოსში რაიმეს აშენებას აზრი არ აქვს მანამ, სანამ არ მოიძებნება გზა ორბიტაზე დიდი რაოდენობით საჭირო ნედლეულის, მაგალითად, ლითონის მადნის გასატანად.

მაგრამ რატომ აწიოთ ისინი დედამიწიდან, თუ პირიქით, შეგიძლიათ მათი ჩამოტანა კოსმოსიდან. მზის სისტემაში იმავე ასტეროიდულ სარტყელში, უბრალოდ, არის სხვადასხვა ლითონების უზარმაზარი მარაგი, მათ შორის ძვირფასი. ამ შემთხვევაში კი ბირთვული ბუქსირის შექმნა მხოლოდ მაშველი გახდება.

შემოიტანეთ უზარმაზარი პლატინის ან ოქროს შემცველი ასტეროიდი ორბიტაზე და დაიწყეთ მისი კვეთა კოსმოსში. ექსპერტების აზრით, ასეთი წარმოება, მოცულობის გათვალისწინებით, შესაძლოა ერთ-ერთი ყველაზე მომგებიანი აღმოჩნდეს.

არის თუ არა ნაკლებად ფანტასტიკური გამოყენება ბირთვული ბუქსირისთვის? მაგალითად, ის შეიძლება გამოყენებულ იქნას თანამგზავრების სასურველ ორბიტებზე გადასატანად ან კოსმოსური ხომალდის სასურველ წერტილამდე კოსმოსში, მაგალითად, მთვარის ორბიტაზე. ამჟამად, ამისათვის გამოიყენება ზედა საფეხურები, მაგალითად, რუსული ფრეგატი. ისინი ძვირია, რთული და ერთჯერადი. ბირთვულ ბუქსირს შეეძლება აიღოს ისინი დედამიწის დაბალ ორბიტაზე და მიაწოდოს იქ სადაც საჭირო იქნება.

იგივე ეხება პლანეტათაშორის მოგზაურობას. გარეშე სწრაფი გზატვირთისა და ადამიანების მარსის ორბიტაზე მიტანის მიზნით, კოლონიზაციის დაწყების შანსი უბრალოდ არ არის. ამჟამინდელი თაობის გამშვები მანქანები ამას ძალიან ძვირად და დიდი ხნის განმავლობაში გააკეთებენ. ამ დრომდე ფრენის ხანგრძლივობა ერთ-ერთ ყველაზე სერიოზულ პრობლემად რჩება სხვა პლანეტებზე ფრენისას. მარსზე და უკან დახურულ კოსმოსურ კაფსულაში ფრენის თვეების გადარჩენა ადვილი საქმე არ არის. ბირთვული ბუქსირი აქაც შეიძლება დაგვეხმაროს, რაც მნიშვნელოვნად შეამცირებს ამ დროს.

აუცილებელი და საკმარისი

ამჟამად ეს ყველაფერი სამეცნიერო ფანტასტიკას ჰგავს, მაგრამ მეცნიერთა აზრით, პროტოტიპის გამოცდამდე სულ რამდენიმე წელი რჩება. მთავარია, რაც საჭიროა არა მხოლოდ განვითარების დასრულება, არამედ ქვეყანაში ასტრონავტიკის საჭირო დონის შენარჩუნება. დაფინანსების შემცირების შემთხვევაშიც კი, რაკეტებმა უნდა გააგრძელონ აფრენა, უნდა აშენდეს კოსმოსური ხომალდები და იმუშაონ ყველაზე ღირებული სპეციალისტები.

წინააღმდეგ შემთხვევაში, ერთი ბირთვული ძრავა შესაბამისი ინფრასტრუქტურის გარეშე არ დაეხმარება მიზეზს მაქსიმალური ეფექტურობაძალიან მნიშვნელოვანი იქნება არა მხოლოდ დეველოპმენტის გაყიდვა, არამედ მისი დამოუკიდებლად გამოყენება, ახალი კოსმოსური მანქანის ყველა შესაძლებლობის ჩვენებით.

იმავდროულად, ქვეყნის ყველა მცხოვრებს, რომელიც არ არის მიბმული სამუშაოზე, შეუძლია მხოლოდ ცას შეხედოს და იმედი ჰქონდეს, რომ რუსული კოსმონავტიკა წარმატებას მიაღწევს. და ბირთვული ბუქსირება და ამჟამინდელი შესაძლებლობების შენარჩუნება. სხვა შედეგების არ მინდა მჯეროდეს.

უკვე ამ ათწლეულის ბოლოს, რუსეთში შეიძლება შეიქმნას ბირთვული კოსმოსური ხომალდი პლანეტათაშორისი მოგზაურობისთვის. და ეს მკვეთრად შეცვლის სიტუაციას როგორც დედამიწის მახლობლად სივრცეში, ასევე თავად დედამიწაზე.

ატომური ელექტროსადგური (NPP) ფრენისთვის მზად იქნება უკვე 2018 წელს. ამის შესახებ კელდიშის ცენტრის დირექტორმა, აკადემიკოსმა განაცხადა ანატოლი კოროტეევი. „ჩვენ უნდა მოვამზადოთ პირველი ნიმუში (მეგავატის კლასის ატომური ელექტროსადგურის. - დაახლოებით „ექსპერტ ონლაინ“) ფრენის დიზაინის ტესტებისთვის 2018 წელს. გაფრინდება თუ არა, სხვა საქმეა, შეიძლება რიგი იყოს, მაგრამ გასაფრენად მზად უნდა იყოს“, – იტყობინება რია ნოვოსტი. ეს ნიშნავს, რომ ერთ-ერთი ყველაზე ამბიციური საბჭოთა-რუსული პროექტი კოსმოსური კვლევის სფეროში გადადის დაუყოვნებლივი პრაქტიკული განხორციელების ფაზაში.

ამ პროექტის არსი, რომლის ფესვები გასული საუკუნის შუა ხანებშია, ეს არის. ახლა დედამიწის მახლობლად მდებარე სივრცეში ფრენები ხორციელდება რაკეტებით, რომლებიც მოძრაობენ მათ ძრავებში თხევადი ან მყარი საწვავის წვის გამო. სინამდვილეში, ეს არის იგივე ძრავა, როგორც მანქანაში. მხოლოდ მანქანაში, ბენზინი, იწვის, უბიძგებს დგუშებს ცილინდრებში და გადასცემს ენერგიას ბორბლებზე მათი მეშვეობით. ხოლო სარაკეტო ძრავში ნავთის ან ჰეპტილის წვა პირდაპირ უბიძგებს რაკეტას წინ.

გასული ნახევარი საუკუნის განმავლობაში ეს სარაკეტო ტექნოლოგია შემუშავებულია მთელ მსოფლიოში უმცირეს დეტალებამდე. მაგრამ ამას თავად რაკეტების მეცნიერები აღიარებენ. გაუმჯობესება - დიახ, აუცილებელია. რაკეტების ტევადობის გაზრდა არსებული 23 ტონიდან 100 და თუნდაც 150 ტონამდე გაუმჯობესებული წვის ძრავების საფუძველზე - დიახ, თქვენ უნდა სცადოთ. მაგრამ ეს არის ჩიხი ევოლუციის თვალსაზრისით. " რამდენიც არ უნდა მუშაობდნენ სარაკეტო ძრავების სპეციალისტები მთელ მსოფლიოში, მაქსიმალური ეფექტი, რომელსაც მივიღებთ, გამოითვლება პროცენტის ფრაქციებში. უხეშად რომ ვთქვათ, არსებული სარაკეტო ძრავებიდან ყველაფერი ამოწურულია, იქნება ეს თხევადი თუ მყარი საწვავი, და მცდელობა გაზარდოს ბიძგი. კონკრეტული იმპულსიუბრალოდ უიმედოები არიან. ატომური ელექტროსადგურები კი რამდენჯერმე ზრდის. მარსზე ფრენის მაგალითზე - ახლა თქვენ უნდა იფრინოთ წელიწადნახევარი-ორი წელი იქ და უკან, მაგრამ ფრენა ორ-ოთხ თვეში იქნება შესაძლებელი “, - შეაფასა სიტუაცია ერთხელ რუსეთის ფედერალური კოსმოსური სააგენტოს ყოფილმა ხელმძღვანელმა ანატოლი პერმინოვი.

ამიტომ, ჯერ კიდევ 2010 წელს, რუსეთის მაშინდელი პრეზიდენტი, ახლა კი პრემიერ-მინისტრი დიმიტრი მედვედევიამ ათწლეულის ბოლოსთვის გაცემული იქნა ბრძანება, რომ ჩვენს ქვეყანაში შეიქმნას კოსმოსური ტრანსპორტის და ენერგეტიკული მოდული მეგავატის კლასის ატომურ ელექტროსადგურზე. ამ პროექტის განვითარებისთვის 2018 წლამდე იგეგმება ფედერალური ბიუჯეტიდან, Roskosmos-ისა და Rosatom-იდან 17 მილიარდი რუბლის გამოყოფა. ამ თანხიდან 7,2 მილიარდი სახელმწიფო ატომური ენერგიის კორპორაცია „როსატომს“ გადაეცა რეაქტორის ქარხნის შესაქმნელად (ამას აკეთებს დოლეჟალის კვლევითი და დიზაინის ინსტიტუტი ენერგეტიკის ინჟინერიის მიერ), 4 მილიარდი - კელდიშის ცენტრს. ატომური ელექტროსადგური. 5,8 მილიარდი რუბლი გამოიყოფა RSC Energia-ს სატრანსპორტო და ენერგეტიკული მოდულის, ანუ, სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, სარაკეტო ხომალდის შესაქმნელად.

ბუნებრივია, მთელი ეს სამუშაო არ კეთდება ვაკუუმში. 1970 წლიდან 1988 წლამდე მხოლოდ სსრკ-მ გაუშვა კოსმოსში სამ ათეულზე მეტი ჯაშუშური თანამგზავრი, რომლებიც აღჭურვილი იყო ბუკისა და ტოპაზის ტიპის დაბალი სიმძლავრის ატომური ელექტროსადგურებით. ისინი გამოიყენებოდა ყველა ამინდის სათვალთვალო სისტემის შესაქმნელად მსოფლიო ოკეანის მთელ წყლებში ზედაპირული სამიზნეებისთვის და იარაღის მატარებლების ან გადამზიდავებისთვის სამიზნე აღნიშვნის გასაცემად. სამეთაურო პოსტები- საზღვაო სივრცის დაზვერვის სისტემა და სამიზნე აღნიშვნა "ლეგენდა" (1978).

NASA და ამერიკული კომპანიებიკოსმოსური ხომალდების და მათი მიწოდების საშუალებების მწარმოებელმა ამ ხნის განმავლობაში ვერ შეძლეს, თუმცა სამჯერ სცადეს, შეექმნათ ბირთვული რეაქტორი, რომელიც სტაბილურად იმუშავებდა კოსმოსში. ამიტომ, 1988 წელს გაეროს მეშვეობით განხორციელდა კოსმოსური ხომალდების გამოყენების აკრძალვა და საბჭოთა კავშირში შეწყდა US-A ტიპის თანამგზავრების წარმოება ატომური ელექტროსადგურებით.

პარალელურად, გასული საუკუნის 60-70-იან წლებში, კელდიშის ცენტრმა ჩაატარა აქტიური მუშაობა იონური ძრავის (ელექტროპლაზმური ძრავის) შექმნაზე, რომელიც ყველაზე შესაფერისია ბირთვულ საწვავზე მოქმედი მაღალი სიმძლავრის მამოძრავებელი სისტემის შესაქმნელად. რეაქტორი გამოიმუშავებს სითბოს, რომელიც გარდაიქმნება ელექტროენერგიად გენერატორის მიერ. ელექტროენერგიის დახმარებით ასეთ ძრავში ქსენონის ინერტული აირი ჯერ იონიზდება, შემდეგ კი დადებითად დამუხტული ნაწილაკები (პოზიტიური ქსენონის იონები) ელექტროსტატიკურ ველში აჩქარდება წინასწარ განსაზღვრულ სიჩქარემდე და ქმნის ბიძგს, ტოვებს ძრავას. ეს არის იონური ძრავის მუშაობის პრინციპი, რომლის პროტოტიპი უკვე შეიქმნა კელდიშის ცენტრში.

« 1990-იან წლებში ჩვენ კელდიშის ცენტრში განვაახლეთ მუშაობა იონურ ძრავებზე. ახლა ახალი თანამშრომლობა უნდა შეიქმნას ასეთი ძლიერი პროექტისთვის. უკვე არსებობს იონური ძრავის პროტოტიპი, რომელზედაც შესაძლებელია ძირითადი ტექნოლოგიური და საპროექტო გადაწყვეტილებების შემუშავება. და რეგულარული პროდუქტები ჯერ კიდევ უნდა შეიქმნას. ჩვენ გვაქვს ვადა - 2018 წლისთვის პროდუქტი მზად უნდა იყოს საფრენოსნო ტესტებისთვის, 2015 წლისთვის კი ძრავის ძირითადი განვითარება უნდა დასრულდეს. შემდეგი - სიცოცხლის ტესტები და ტესტები მთელი ერთეულის მთლიანობაში“ - აღნიშნა გასულ წელს კვლევითი ცენტრის ელექტროფიზიკის განყოფილების ხელმძღვანელმა მ.ვ. კელდიშა, მოსკოვის ფიზიკა-ტექნოლოგიის ინსტიტუტის აეროფიზიკისა და კოსმოსური კვლევის ფაკულტეტის პროფესორი ოლეგ გორშკოვი.

რა არის რუსეთის პრაქტიკული სარგებელი ამ მოვლენებიდან?ეს სარგებელი ბევრად აღემატება 17 მილიარდ რუბლს, რომელსაც სახელმწიფო აპირებს დახარჯოს 2018 წლისთვის ბირთვული გამშვები მანქანის შექმნაზე. ელექტროსადგურიბორტზე 1 მეგავატი სიმძლავრით. ჯერ ერთი, ეს არის ჩვენი ქვეყნისა და ზოგადად კაცობრიობის შესაძლებლობების მკვეთრი გაფართოება. ბირთვული ძრავის მქონე კოსმოსური ხომალდი ადამიანებს აძლევს რეალურ შესაძლებლობებს სხვა პლანეტების მიმართ. ახლა ბევრ ქვეყანას აქვს ასეთი გემები. ისინი განახლდნენ შეერთებულ შტატებში 2003 წელს, მას შემდეგ რაც ამერიკელებმა მიიღეს რუსული თანამგზავრების ორი ნიმუში ატომური ელექტროსადგურებით.

თუმცა, ამის მიუხედავად, ნასას სპეციალური კომისიის წევრი პილოტირებული ფრენების შესახებ ედვარდ კროული,მაგალითად, მას მიაჩნია, რომ მარსზე საერთაშორისო ფრენის გემს რუსული ბირთვული ძრავები უნდა ჰქონდეს. " მოთხოვნადი რუსული გამოცდილებაბირთვული ძრავების განვითარებაში. ვფიქრობ, რუსეთს აქვს ძალიან დიდი გამოცდილებაროგორც სარაკეტო ძრავების განვითარებაში, ასევე ბირთვულ ტექნოლოგიაში. მას ასევე აქვს დიდი გამოცდილება ადამიანის ადაპტაციაში კოსმოსურ პირობებთან, რადგან რუსი კოსმონავტები ძალიან გრძელ ფრენებს ასრულებდნენ. “, განუცხადა კროულიმ ჟურნალისტებს გასულ გაზაფხულზე, მოსკოვის სახელმწიფო უნივერსიტეტში ლექციის შემდეგ პილოტირებული კოსმოსის კვლევის ამერიკული გეგმების შესახებ.

მეორეც, ასეთი ხომალდები შესაძლებელს ხდის მკვეთრად გააძლიეროს აქტივობა დედამიწის მახლობლად სივრცეში და იძლევა რეალურ შესაძლებლობას დაიწყოს მთვარის კოლონიზაცია (დედამიწის თანამგზავრზე უკვე არსებობს სამშენებლო პროექტები ატომური ელექტროსადგურები). « ბირთვული ძრავის სისტემების გამოყენება განიხილება დიდი პილოტირებული სისტემებისთვის და არა მცირე კოსმოსური ხომალდებისთვის, რომლებსაც შეუძლიათ ფრენა სხვა ტიპის დანადგარებზე იონური ძრავის ან მზის ქარის ენერგიის გამოყენებით. შესაძლებელია იონური ძრავებით ატომური ელექტროსადგურების გამოყენება ორბიტალურ მრავალჯერადი გამოყენების ბუქსირზე. მაგალითად, ტვირთის გადატანა დაბალ და მაღალ ორბიტებს შორის, ასტეროიდებზე ფრენა. შეგიძლიათ შექმნათ მრავალჯერადი მთვარის ბუქსირი ან გაგზავნოთ ექსპედიცია მარსზე“, - ამბობს პროფესორი ოლეგ გორშკოვი. ასეთი ხომალდები მკვეთრად ცვლის კოსმოსური კვლევის ეკონომიკას. RSC Energia-ს სპეციალისტების გათვლებით, ატომური გამშვები მანქანა თხევადი საწვავის სარაკეტო ძრავებთან შედარებით ორჯერ ორჯერ ამცირებს ტვირთის გაშვების ღირებულებას მთვარის ორბიტაზე.

მესამედ, ეს არის ახალი მასალები და ტექნოლოგიები, რომლებიც შეიქმნება ამ პროექტის განხორციელების დროს და შემდეგ დაინერგება სხვა დარგებში - მეტალურგიაში, მანქანათმშენებლობაში და ა.შ. ანუ ეს არის ერთ-ერთი ისეთი გარღვევის პროექტი, რომელსაც ნამდვილად შეუძლია წინ წაიწიოს როგორც რუსეთის, ისე მსოფლიო ეკონომიკა.