פיתוח מנוע חלל גרעיני החל בפדרציה הרוסית

פיתוח מנוע חלל גרעיני החל בפדרציה הרוסית
פיתוח מנוע חלל גרעיני החל בפדרציה הרוסית

וִידֵאוֹ: פיתוח מנוע חלל גרעיני החל בפדרציה הרוסית

וִידֵאוֹ: פיתוח מנוע חלל גרעיני החל בפדרציה הרוסית
וִידֵאוֹ: אז והיום קבלת החלטות בדרג העליון חלק א 2024, מרץ
Anonim
תמונה
תמונה

פיתוח תחנת כוח גרעינית ברמה מגוואט לטכנולוגיות חלל של דור חדש החלה ברוסיה. המשימה מופקדת בידי מרכז המחקר של קלדיש. אנטולי קורוטייב, מנהל המרכז, נשיא האקדמיה הרוסית לקוסמונאוטיקה ציולקובסקי, מספר ל- Interfax-AVN על חשיבותו של פרויקט זה לקוסמונאוטיקה הרוסית ומשמעותו, כותב Rewer.net.

- אנטולי סאזונוביץ ', פיתוח תחנת כוח גרעינית הפך למטרה עדיפה, שהשגתה תתרכז משאבים ניכרים. האם זה באמת פרויקט שעתיד האסטרונאוטיקה תלוי בו?

- בדיוק. בואו נראה מה האסטרונאוטיקה עושה היום. נראה תחומים כגון תקשורת לוויין, ניווט בחלל דיוק גבוה, חישה מרחוק של כדור הארץ - כלומר כל מה שקשור לתמיכת מידע. הכיוון השני הוא פתרון סוגיות הקשורות להרחבת הידע שלנו על החלל מעבר לגבולות המרחב הקרוב לכדור הארץ. לבסוף, הקוסמונאוטיקה, הן בארצנו והן בארצות אחרות, פועלת לפתרון מגוון משימות הגנה מסוימות. אלה הן שלוש קבוצות משימות בפעילות החלל כיום. מערכות הובלה מוכחות ומוכחות משמשות לפתרון אותן.

אם נסתכל על מה שאנו מצפים מאסטרונאוטיקה מחר, אז יחד עם שיפור מגוון המשימות שכבר נפתרות, עולות סוגיות הפיתוח של טכנולוגיות הייצור בחלל. אנחנו מדברים גם על משלחות לירח ולמאדים. ולא על משלחות ביקור, שהיתה המשלחת האמריקאית לירח, אלא על שהות ארוכה על כוכבי לכת אחרים כדי שתוכל להקדיש מספיק זמן לחקרם.

בנוסף, עולות שאלות בנוגע לאספקת החשמל האפשרית של כדור הארץ מהחלל, על המאבק במפגע האסטרואידים-שביטים. כל המשימות הללו הן בסדר שונה לחלוטין מאלו של היום. לכן, אם נחשוב כיצד מכלול המשימות הזה מסופק על ידי מבנה התחבורה והאנרגיה, נראה שיש צורך רציני להגדיל את אספקת האנרגיה של החללית שלנו ואת יעילות המנועים.

יש לנו רכבים לא כלכליים היום. תארו לעצמכם, על כל 100 טון שעף מכדור הארץ 3% במקרה הטוב הופכים למטען. זה מתאים לכל הרקטות המודרניות. כל השאר נזרק כדלק שרוף.

בכל הנוגע למשימות ארוכות טווח, חשוב ביותר שננוע בחלל מספיק כלכלית. כאן יש את הרעיון של דחף ספציפי, המאפיין את יעילות המנוע. זהו היחס בין הדחף שהוא יוצר לצריכת הדלק ההמונית. אם ניקח את הרקטה הגרמנית הראשונה מסוג FAU-2, הרי שהדחף הספציפי שלה ביחידות המדידה הישנות היה 220 שניות. כיום, מערכת ההנעה הטובה ביותר, באמצעות מימן עם חמצן, נותנת דחיפה ספציפית של עד 450 שניות. כלומר, 60-70 שנות עבודה של מיטב המוחות בעולם העלו את הדחף הספציפי של מנועי הרקטות המסורתיים רק פעמיים.

האם ניתן להגדיל אינדיקטור זה מספר פעמים או בסדר גודל? מסתבר שיש. לדוגמה, באמצעות מנועים גרעיניים, נוכל להגדיל את הדחף הספציפי לכ -900 שניות, כלומר עוד פעמיים.ובאמצעות נוזל עבודה מיונן להאצה, הם יכולים להגיע לערכים של 9000-10000 שניות, כלומר הם יעלו את הדחף הספציפי 20 פעמים. וזה כבר הושג באופן חלקי היום: בלוויינים בעלי דחף נמוך משתמשים במנועי פלזמה שנותנים דחף ספציפי בסדר גודל של 1600 שניות. עם זאת, מכשירים כאלה עדיין זקוקים להספק חשמלי מספיק. אם לא לוקחים בחשבון מבנה ייחודי לגמרי - תחנת החלל הבינלאומית, בה מפלס החשמל הוא כ -100 קילוואט, הרי שהיום ללוויינים החזקים ביותר יש רמת אספקת חשמל של 20-30 קילוואט בלבד. קשה מאוד לפתור מספר משימות אם נישאר ברמה זו.

- כלומר, אתה צריך קפיצה איכותית?

- כן. האסטרונאוטיקה חווה היום מצב קרוב לזה שבו נמצאת התעופה לאחר מלחמת העולם השנייה, כאשר התברר שכבר אי אפשר להגדיל את המהירות בעזרת מנועי בוכנה, אי אפשר היה להגדיל את הטווח ברצינות, ובכלל שיהיה לה תעופה רווחית כלכלית. ואז, כזכור, חל זינוק בתעופה, והם עברו ממנועי בוכנה למנועי סילון. אותו המצב הוא בערך בטכנולוגיית החלל. חסרה לנו מצוינות האנרגיה כדי להתמודד עם אתגרים רציניים.

אגב, זה התברר לא היום. כבר בשנות ה -60 וה -70, הן בארצנו והן בארצות הברית, החלו העבודות על שימוש באנרגיה גרעינית בחלל. בתחילה הוטלה המשימה ליצור מנועי רקטות שבמקום האנרגיה הכימית של בעירת דלק וחמצון, ישתמשו בחימום מימן לטמפרטורה של כ -3000 מעלות. אך התברר שדרך ישירה כזו עדיין אינה יעילה. אנו מקבלים דחף גבוה לזמן קצר, אך יחד עם זאת אנו זורקים סילון, אשר במקרה של הפעלה לא תקינה של הכור עלול להתגלות כזו מזוהמת באופן רדיואקטיבי.

למרות כמות העבודה העצומה שבוצעה בשנות ה -60 וה -70 בברית המועצות ובארה ב, לא אנו ולא האמריקאים הצלחנו ליצור מנועים עובדים אמינים באותה תקופה. הם עבדו, אבל לא הרבה, כי חימום מימן עד 3000 אלף מעלות בכור גרעיני הוא משימה רצינית.

היו גם בעיות סביבתיות במהלך ניסויים קרקעיים של מנועים, שכן מטוסים רדיואקטיביים הושלכו לאטמוספירה. בברית המועצות, עבודה זו בוצעה באתר הניסויים בסמיפלטינסק שהוכן במיוחד לניסויים גרעיניים, שנותרו בקזחסטן.

ובכל זאת, מבחינת השימוש באנרגיה גרעינית לאספקת חשמל של חלליות, ברית המועצות עשתה צעד רציני מאוד באותן שנים. 32 לוויינים יוצרו. עם שימוש באנרגיה גרעינית במכשירים, ניתן היה להשיג כוח חשמלי בסדר גודל גבוה יותר מאנרגיה סולארית.

לאחר מכן, ברית המועצות וארה"ב, מסיבות שונות, הפסיקו את העבודה הזו במשך זמן מה. היום ברור שצריך לחדש אותם. אבל זה נראה לנו בלתי סביר לחדש בצורה חזיתית כזו על מנת לייצר מנוע גרעיני, שיש לו את החסרונות הנ"ל, והצענו גישה אחרת לגמרי.

- ומה ההבדל המהותי בין הגישה החדשה?

גישה זו הייתה שונה מהישנה באותו אופן שבו מכונית היברידית שונה ממכונית רגילה. במכונית קונבנציונלית המנוע מסובב את הגלגלים, בעוד שבמכוניות היברידיות נוצר חשמל מהמנוע, וחשמל זה מסובב את הגלגלים. כלומר, נוצר מעין תחנת כוח ביניים.

באותו אופן, הצענו תכנית שבה כור בחלל אינו מחמם את הסילון שנפלט ממנו, אלא מייצר חשמל. הגז החם מהכור הופך את הטורבינה, הטורבינה מסובבת את הגנרטור החשמלי ואת המדחס, שמפיצים את נוזל העבודה בלולאה סגורה. הגנרטור מייצר חשמל למנוע פלזמה בעל דחף ספציפי גבוה פי 20 מזה של מנועים כימיים.

מהם היתרונות העיקריים של גישה זו. ראשית, אין צורך באתר הבדיקה Semipalatinsk.אנו יכולים לבצע את כל הניסויים בשטחה של רוסיה מבלי להסתבך במשא ומתן בינלאומי קשה ארוך על השימוש באנרגיה גרעינית מחוץ למדינה. שנית, הסילון שיוצא מהמנוע לא יהיה רדיואקטיבי, שכן נוזל עבודה אחר לגמרי עובר דרך הכור, הנמצא בלולאה סגורה. בנוסף, איננו צריכים לחמם מימן בתכנית זו, כאן מסתובב בכור נוזל עבודה אינרטי המתחמם עד 1500 מעלות. אנו מפשטים את משימתנו ברצינות. לבסוף, בסופו של דבר, נעלה את הדחף הספציפי לא פעמיים, אלא 20 פעמים בהשוואה למנועים כימיים.

- האם תוכל לציין את עיתוי הפרויקט?

- הפרויקט כולל את השלבים הבאים: בשנת 2010 - תחילת העבודה; בשנת 2012 - השלמת עיצוב הטיוטה ודוגמנות מחשב מפורטות של זרימת העבודה; בשנת 2015 - הקמת מערכת הנעה כוח גרעינית; בשנת 2018 - יצירת מודול הובלה באמצעות מערכת הנעה זו על מנת להכין את המערכת לטיסה באותה שנה.

אגב, שלב הדוגמנות של מחשבים לא היה אופייני בעבר למוצרי טכנולוגיית החלל שנוצרו, אך כיום הוא בהחלט הכרחי. בדוגמה של המנועים האחרונים, שפותחו ברוסיה, צרפת וארה ב, התברר כי השיטה הישנה הקלאסית, כאשר נוצרו מספר רב של אבות טיפוס לבדיקה, היא מיושנת.

כיום, כאשר היכולות של טכנולוגיית המחשב גבוהות במיוחד, במיוחד עם הופעת מחשבי העל, אנו יכולים לספק דוגמנות פיזית ומתמטית של תהליכים, ליצור מנוע וירטואלי, לשחק מצבים אפשריים, לראות היכן נמצאות המלכודות ורק לאחר מכן ללכת אל ליצור מנוע, כמו שאומרים "בחומרה".

הנה דוגמא טובה. בטח שמעתם על מנוע RD - 180 לטיל האטלס שנוצר עבור האמריקאים בלשכת העיצוב של Energomash. במקום 25-30 עותקים, שבדרך כלל הושקעו בבדיקת המנוע, נדרשו 8 בלבד, וה- RD-180 מיד נכנס לחיים. כי המפתחים טרחו "לשחק" את כל זה במחשבים.

- מה המחיר של ההנפקה?

- כיום הוכרזו 17 מיליארד רובל עבור הפרויקט כולו עד 2018 כולל. ישירות לשנת 2010 הוקצו 500 מיליון רובל, כולל 430 מיליון רובל - לרוזאטום ו -70 מיליון רובל - לרוסקוסמוס.

מטבע הדברים, היינו רוצים להאמין שאם הנהגת המדינה תגיד שזה תחום עדיפות והכסף יוקצה, הוא יינתן.

הסכום המוצהר הוא פחות ממה שהיינו רוצים, אבל אני חושב שזה מספיק לשנים הקרובות וניתן לבצע מגוון גדול של עבודות בכסף הזה.

המכון שלנו מונה לראש תחנת הכוח הגרעינית, מודול התחבורה, ככל הנראה, יתבצע על ידי תאגיד טילים וחלל אנרג'יה.

באופן כללי, הפרויקט מבוסס על שיתוף פעולה, המורכב בעיקר ממפעלים של רוזאטום שאמורים לייצר את הכור, ורוסקוסמוס, שיייצרו טורבו -מדחסים, גנרטורים והמנועים עצמם.

כמובן שהעבודה תשתמש ביסודות המדעיים שנוצרו בשנים קודמות. לדוגמה, פיתוח כור מבוסס על מספר רב של החלטות שהתקבלו בעבר על מנוע גרעיני. שיתוף הפעולה זהה. זהו המכון הטכנולוגי למחקר מדעי של פודולסק, מרכז קורצ'טוב, מכון אובנינסק לפיזיקה והנדסת כוח. מרכז קלדיש, לשכת התכנון להנדסה כימית ולשכת התכנון Voronezh לאוטומציה כימית עשו הרבה בלולאה סגורה. ננצל את החוויה הזו באופן מלא בעת יצירת מגדש טורבו. עבור הגנרטור, אנו מחברים את המכון לאלקטרומכניקה, בעל ניסיון ביצירת גנרטורים מעופפים.

במילה אחת, יש יסודות ניכרים, העבודה לא מתחילה מאפס.

- האם רוסיה יכולה להקדים מדינות אחרות בעבודה זו?

- אינני שולל זאת.הייתה לי פגישה עם סגן ראש נאס א, דנו בנושאים הקשורים בחזרה לעבודה על אנרגיה גרעינית בחלל, והוא אמר כי האמריקאים מגלים עניין רב בנושא זה. לדעתו, לא ניתן לשלול אפשרות להאיץ את העבודה בכיוון זה במערב.

אני לא שולל שסין יכולה להגיב בפעולות אקטיביות מצידה, ולכן עלינו לפעול במהירות. ולא רק על מנת להקדים מישהו בחצי שלב. עלינו לפעול במהירות, קודם כל, כך שבשיתוף הפעולה הבינלאומי המתגבש, ובעצם הוא מתגבש היום, אנו נראים ראויים. כדי שיקחו אותנו לשם, ולא ייקחו על עצמם את התפקיד של אנשים שצריכים לייצר חוות מתכת, אלא כדי שהיחס אלינו יהיה זהה לזה שהיה למשל בשנות ה -90. אז סווגה קבוצת עבודות גדולה על מקורות גרעיניים בחלל. כאשר נודעו היצירות הללו לאמריקאים, הם העניקו להם ציונים גבוהים מאוד. עד כדי כך שנערכו איתנו תוכניות משותפות.

באופן עקרוני יתכן ותהיה תוכנית בינלאומית לתחנת כוח גרעינית, בדומה לתוכנית שיתוף הפעולה המתמשכת בנושא היתוך תרמו -גרעיני מבוקר.

- אנטולי סאזונוביץ ', בשנת 2011 יחגוג העולם יום השנה לטיסה המאוישת הראשונה לחלל. זו סיבה טובה להזכיר להישגי ארצנו במרחב.

- אני חושב שכן. אחרי הכל, זו לא הייתה רק הטיסה המאוישת הראשונה לחלל. הטיסה התאפשרה הודות לפתרון של מגוון רחב מאוד של נושאים מדעיים, טכניים ורפואיים. בפעם הראשונה איש טס לחלל וחזר לכדור הארץ, בפעם הראשונה הוכח שמערכת ההגנה התרמית פועלת כרגיל. לטיסה הייתה השפעה בינלאומית עצומה. בל נשכח שרק 16 שנים חלפו מאז שנגמרה המלחמה הקשה ביותר למדינה. ועכשיו התברר שמדינה שאיבדה יותר מ -20 מיליון בני אדם וסבלה מהרס עצום מסוגלת לא רק לעשות משהו ברמה העולמית הגבוהה ביותר, אלא אפילו להתעלות על העולם כולו לתקופה מסוימת. זו הייתה הפגנה חשובה ביותר שהעלתה את סמכות המדינה ואת גאוות העם.

בחיי היו שני אירועים בעלי חשיבות דומה. זהו יום הניצחון והמפגש של יורי גגרין, שראיתי באופן אישי. ב- 9 במאי 1945 יצאה כל מוסקבה, מהכיכר האדומה עד לפאתיה, לחגוג ברחובות. זה באמת היה דחף ספונטני, ואותו דחף מרשים היה באפריל 1961 כשגאגרין טס.

יש לחזק את המשמעות הבינלאומית של יום השנה וחצי של הטיסה הראשונה. יש להדגיש ולהזכיר לחברה את תפקידה של ארצנו בחקר החלל. למרבה הצער, ב -20 השנים האחרונות, אנו לא עושים זאת לעתים קרובות במיוחד. אם תפתח את האינטרנט, תראה כמות עצומה של חומר הקשור, למשל, למשלחת האמריקאית לירח, אך אין יותר מדי חומר הקשור לטיסת גגארין. אם אתה מדבר עם תלמידי בית הספר הנוכחיים, אינני יודע את מי הם מכירים טוב יותר, ארמסטרונג או גגארין. לכן, אני סבור שזה נכון בהחלט לקבל את ההחלטה לחגוג 50 שנה לטיסת החלל המאוישת הראשונה ברמת המדינה ולתת לה צליל בינלאומי.

האקדמיה הרוסית לקוסמונאוטיקה הרוסית ציולקובסקי תנפיק מדליה לאירוע זה, שתוענק לאנשים שהיו מעורבים בטיסה הראשונה או תרמו תרומה מספקת לפיתוח האסטרונאוטיקה. בנוסף, אנו מתכוננים לקיים ועידה בינלאומית גדולה, בה מתוכנן לדון עם שותפים זרים ורוסים באותם תכונות של חקר חלל מאויש האופייניות לשלב הנוכחי. יש כאן הרבה שאלות קשות.

אם היום נעצור מאה איש ברחוב ונשאל מי מהקוסמונאוטים טס בחלל עכשיו, חלילה, אם שלושה או ארבעה אנשים יענו לנו, ואני לא משוכנע בכך. ואם נשאל את השאלה, מה עושים האסטרונאוטים בתחנה, אז אפילו פחות.אני חושב שקידום חיי החלל האמיתיים, טיסות מאוישות הוא חשוב ביותר, וזה לא נעשה מספיק. יש הרבה חומרים טיפשים בטלוויזיה, כשמישהו נפגש עם חייזרים, או איך חייזרים לקחו מישהו.

אני חוזר, יום השנה החמישים לטיסת החלל המאוישת הראשונה הוא אירוע שעושה עידן באמת, יש לחגוג אותו בצורה המכובדת ביותר, הן בארצנו והן ברמה הבינלאומית. וכמובן שהמכון שלנו ייקח חלק ישיר בזה, הוא שהיה קשור לטיסה הזו והשתתף בה. מספר עובדינו באותה תקופה קיבלו פרסי מדינה על פתרון בעיות טיסה בפרט. למשל, סגן מנהל המכון דאז, האקדמאי ג'ורג'י פטרוב, קיבל את תואר גיבור העבודה הסוציאליסטית לפיתוח שיטות להגנה תרמית של ספינה במהלך ירידה ממסלול. כמובן, ננסה לחגוג את האירוע הזה בכבוד.

מוּמלָץ: