Uno dei più ambiziosi progetti sovietico-russi nel campo dell'esplorazione spaziale è vicino al completamento e sta entrando nella fase di immediata attuazione pratica. Stiamo parlando della creazione di una centrale nucleare di classe megawatt. La creazione e il test di un tale motore possono cambiare in modo significativo lo stato delle cose nello spazio vicino alla Terra.
La centrale nucleare di classe megawatt (NPPU) è un progetto congiunto di un gruppo di imprese russe che fanno parte di Roscosmos e Rosatom. Questo progetto è finalizzato allo sviluppo di una centrale nucleare di classe megawatt. È progettato specificamente per equipaggiare un nuovo veicolo spaziale con il nome di lavoro TEM (modulo di trasporto ed energia). L'esecutore principale dei lavori sul progetto di creazione di una centrale nucleare è l'impresa unitaria statale federale "Centro di ricerca intitolato a M. V. Keldysh" (Mosca). L'obiettivo dell'ambizioso progetto è portare la Russia in una posizione di leader nella creazione di complessi energetici per scopi spaziali, che siano altamente efficienti e in grado di risolvere un'impressionante gamma di compiti nello spazio. Ad esempio, l'esplorazione della Luna e di pianeti lontani del nostro sistema solare, inclusa la creazione di basi automatiche su di essi.
Attualmente, i voli spaziali nello spazio vicino alla Terra vengono effettuati su razzi, che vengono messi in moto a causa della combustione di combustibile liquido o solido per missili nei loro motori. Il carburante liquido per missili è diviso in un ossidante e un carburante. Questi componenti si trovano nei vari serbatoi del razzo allo stato liquido. La miscelazione dei componenti avviene già in camera di combustione, solitamente tramite iniettori. La pressione viene creata a causa del lavoro di un sistema di pompa volumetrica o turbo. Inoltre, i componenti del propellente vengono utilizzati per raffreddare l'ugello del motore a razzo. Il combustibile solido per missili è anche diviso in combustibile e ossidante, ma sono sotto forma di una miscela di solidi.
Negli ultimi decenni, la tecnologia di utilizzo di questi tipi di carburante per missili è stata perfezionata nei minimi dettagli in molti paesi. Allo stesso tempo, gli stessi scienziati missilistici ammettono che l'ulteriore sviluppo di tali tecnologie è problematico. L'ex capo dell'Agenzia spaziale federale russa Anatoly Perminov ha osservato: “In parole povere, tutto è stato spremuto dai motori a razzo esistenti, sia liquidi che solidi. I tentativi di aumentare la loro spinta, l'impulso specifico sembrano essere semplicemente senza speranza . In questo contesto, sono interessanti altre soluzioni tecniche. Ad esempio, le centrali nucleari, che possono fornire a volte un aumento di spinta e un impulso specifico. Anatoly Perminov ha fornito un esempio di volo su Marte, a cui ora è necessario volare 1, 5-2 anni andata e ritorno. Con l'uso di un sistema di propulsione nucleare, il tempo di volo potrebbe essere ridotto a 2-4 mesi.
Tenendo conto di ciò, in Russia, dal 2010, è in corso un progetto per creare un modulo di trasporto e alimentazione spaziale basato su una centrale nucleare di classe megawatt che non ha analoghi nel mondo. L'ordine corrispondente è stato firmato da Dmitry Medvedev. Per l'attuazione di questo progetto fino al 2018 dal bilancio federale, Roskosmos e Rosatom, è stato pianificato di stanziare 17 miliardi di rubli, 7, 2 miliardi di rubli di tale importo sono stati assegnati alla società statale Rosatom per la creazione di un reattore (Ricerca e Design Institute Dollezhal Energy Technicians), 4 miliardi di rubli - al Keldysh Center per lo sviluppo di un impianto di propulsione nucleare, 5,8 miliardi di rubli - a RSC Energia, che avrebbe dovuto creare un modulo di trasporto ed energia. In conformità con il nuovo programma spaziale federale nel 2016-2025 per ulteriori lavori sul progetto, si prevedeva di stanziare altri 22 miliardi 890 milioni di rubli.
Tutti questi lavori vengono eseguiti in Russia non da zero. La possibilità di utilizzare l'energia nucleare nello spazio è stata considerata dalla metà degli anni '50 del secolo scorso da eminenti specialisti russi come Keldysh, Kurchatov e Korolev. Solo dal 1970 al 1988, l'Unione Sovietica ha lanciato nello spazio più di 30 satelliti da ricognizione, dotati di centrali nucleari a bassa potenza come Topaz e Buk. Questi satelliti sono stati utilizzati per creare un sistema di sorveglianza per tutte le stagioni per bersagli di superficie in tutta l'area acquatica dell'Oceano Mondiale, nonché per emettere la designazione del bersaglio con trasmissione a posti di comando o vettori di armi: la ricognizione e il bersaglio dello spazio marino Legend sistema di designazione (1978). Inoltre, nel periodo dal 1960 al 1980, un motore a razzo nucleare è stato sviluppato e testato nel nostro paese nel sito di test di Semipalatinsk, ha riferito l'agenzia TASS.
Reattore-convertitore nucleare "Topaz" (modello ridotto)
Gli esperti evidenziano i seguenti vantaggi dei sistemi di propulsione nucleare:
- La possibilità di volare su Marte in 1,5 mesi e tornare indietro, mentre un volo con motori a razzo convenzionali può richiedere fino a 1,5 anni senza la possibilità di tornare indietro.
- Nuove opportunità nello studio dello spazio vicino alla Terra.
- La capacità di manovrare e accelerare, a differenza delle installazioni che possono solo accelerare e poi volare lungo una determinata traiettoria.
- Riduzione dei costi di manutenzione, ottenuta grazie a un'elevata risorsa, è possibile un funzionamento di 10 anni.
- Un aumento significativo della massa del carico utile messo in orbita per l'assenza di grandi serbatoi di carburante.
Il 20 luglio 2014, è stato ricevuto un brevetto della Federazione Russa con il numero RU2522971 per la "Impianto di propulsione nucleare" (NPP), l'autore è l'accademico A. Koroteev. Successivamente, alla mostra "Ordine statale - PER Appalti equi 2016", che si è svolto a Mosca dal 23 al 25 marzo, JSC "NIKIET" intitolato a Dollezhal ha presentato un modello di un impianto di reattore per una centrale nucleare di classe megawatt. È noto che la centrale nucleare in sviluppo nel nostro Paese è costituita da tre elementi principali: un impianto reattore con un fluido di lavoro e dispositivi ausiliari, quali un turbogeneratore-compressore e uno scambiatore-recuperatore; un sistema di propulsione a razzo elettrico e un radiatore frigorifero (un sistema per scaricare il calore nello spazio). Considerando lo stato di avanzamento dei lavori, si può notare che la Federazione Russa ha tutte le possibilità di essere la prima a lanciare in orbita un veicolo spaziale, che sarà dotato di una centrale nucleare.
Si prevede che entro il 2019 sarà realizzato un modello di centrale nucleare in ferro per i test. E i primi voli nello spazio utilizzando una tale centrale elettrica avranno luogo negli anni '20. Dmitry Makarov, direttore dell'Institute of Reactor Materials (IRM, regione di Sverdlovsk), ha detto ai giornalisti nell'aprile 2016 che i primi test di volo di un sistema di propulsione spaziale nucleare erano previsti per gli anni 2020. Rispondendo alle domande dei giornalisti TASS, ha osservato che nel prossimo futuro verrà creato uno stand prototipo a terra di questo dispositivo in Russia e che i primi test di volo nello spazio si svolgeranno negli anni '20. Una tale installazione di una classe di megawatt consentirà di formare potenti motori nucleari elettrici in grado di accelerare i veicoli interplanetari a velocità elevate. Come parte di questo progetto, Rosatom sta creando il cuore della struttura: un reattore nucleare.
Modello di un reattore per una centrale nucleare di classe megawatt
Secondo Makarov, l'IRM ha completato con successo i test degli elementi conduttori di calore (TVEL) per questa installazione, specificando di aver testato gli elementi di combustibile a grandezza naturale, che dovrebbero essere utilizzati in tali reattori. Makarov non ha dubbi che sulla base dell'esperienza e della competenza degli istituti Roscosmos e Rosatom, sarà possibile creare un sistema di propulsione nucleare che consentirà al nostro Paese di raggiungere non solo i pianeti più vicini, ma anche lontani del nostro sistema solare. Verrà infatti sviluppata una piattaforma con l'aiuto della quale sarà possibile attuare seri programmi di ricerca volti allo studio dello spazio profondo.
Lo sviluppo di una centrale nucleare in Russia presenta i seguenti vantaggi pratici. In primo luogo, si tratta di un'espansione significativa delle capacità della Russia e dell'umanità in generale. La navicella spaziale a propulsione nucleare renderà il viaggio umano su Marte e su altri pianeti una realtà.
In secondo luogo, tali navi miglioreranno in modo significativo l'attività umana nello spazio vicino alla Terra, dando una reale opportunità per iniziare a colonizzare la Luna (ci sono già progetti per costruire centrali nucleari sul satellite terrestre). “Si sta prendendo in considerazione l'uso di centrali nucleari per grandi sistemi spaziali con equipaggio e non per piccoli veicoli spaziali che possono volare su altri tipi di installazioni utilizzando motori ionici o energia eolica solare. Sarà possibile utilizzare sistemi di propulsione nucleare su rimorchiatori interorbitali riutilizzabili. Ad esempio, per spostare vari carichi tra orbite basse e alte, per eseguire voli verso asteroidi. Sarà anche possibile inviare una spedizione su Marte o creare un rimorchiatore lunare riutilizzabile , afferma il professor Oleg Gorshkov. Tali navi sono in grado di cambiare l'intera economia dell'esplorazione spaziale. Come notano gli specialisti di RSC Energia, un veicolo di lancio a propulsione nucleare sarà in grado di ridurre il costo del lancio di un carico utile in un'orbita circumlunare di oltre due volte rispetto ai razzi dotati di motori a propellente liquido.
In terzo luogo, questo sviluppo è costituito da nuove tecnologie e materiali che appariranno sicuramente durante l'implementazione del progetto. Possono essere introdotti in altri rami dell'industria russa: ingegneria meccanica, metallurgia, ecc. Si tratta di un progetto rivoluzionario che, se attuato con successo, può dare nuovo slancio all'economia russa.
