مشروع روسي طموح يمكن أن يعطي دفعة جديدة لاستكشاف الفضاء
اقترب أحد أكثر المشاريع السوفيتية الروسية طموحًا في مجال استكشاف الفضاء من الاكتمال ودخل مرحلة التنفيذ العملي الفوري. نحن نتحدث عن إنشاء محطة طاقة نووية فئة ميغاواط. يمكن أن يؤدي إنشاء واختبار مثل هذا المحرك إلى تغيير كبير في الوضع في الفضاء القريب من الأرض.
محطة الطاقة النووية من فئة ميغاوات (NPP) هي مشروع مشترك لمجموعة من الشركات الروسية التي هي جزء من Roskosmos و Rosatom. يهدف هذا المشروع إلى تطوير محطات طاقة نووية من فئة ميغاواط. إنه مصمم خصيصًا لتجهيز مركبة فضائية جديدة باسم العمل TEM (وحدة النقل والطاقة). FSUE "مركز الأبحاث الذي يحمل اسم M.V. Keldysh" (موسكو) هو المنفذ الرئيسي للعمل في مشروع إنشاء محطة للطاقة النووية. الهدف من المشروع الطموح هو جعل روسيا في مكانة رائدة في إنشاء مجمعات الطاقة الفضائية بكفاءة عالية وقادرة على حل مجموعة رائعة من المهام في الفضاء الخارجي. على سبيل المثال ، استكشاف القمر ، وكذلك الكواكب البعيدة في نظامنا الشمسي ، بما في ذلك إنشاء قواعد آلية عليها.
في الوقت الحالي ، يتم تنفيذ الرحلات الفضائية في الفضاء القريب من الأرض باستخدام الصواريخ ، والتي يتم إطلاقها عن طريق حرق وقود الصواريخ السائل أو الصلب في محركاتها. ينقسم الوقود السائل إلى مؤكسد ووقود. هذه المكونات موجودة في خزانات مختلفة للصاروخ في حالة سائلة. يتم خلط المكونات بالفعل في غرفة الاحتراق ، عادةً بمساعدة الحقن. خلق الضغط بسبب تشغيل نظام الإزاحة أو نظام المضخة التوربينية. بالإضافة إلى ذلك ، يتم استخدام مكونات الوقود لتبريد فوهة محرك الصاروخ. ينقسم وقود الصواريخ الصلب أيضًا إلى وقود ومؤكسد ، لكنهما في شكل خليط من المواد الصلبة.
على مدى العقود الماضية ، تم تطوير تقنية استخدام هذه الأنواع من وقود الصواريخ بأدق التفاصيل في العديد من البلدان. في الوقت نفسه ، يعترف علماء الصواريخ أنفسهم بأن التطوير الإضافي لهذه التقنيات يمثل مشكلة. أشار أناتولي بيرمينوف ، الرئيس السابق لوكالة الفضاء الفيدرالية الروسية: "بشكل تقريبي ، تم إخراج كل شيء من محركات الصواريخ الحالية ، سواء كانت تعمل بالوقود السائل أو الصلب. محاولات زيادة الدفع ، يبدو أن الدافع المحدد هو ببساطة غير واعد. على هذه الخلفية ، هناك حلول تقنية أخرى ذات أهمية. على سبيل المثال ، محطات الطاقة النووية ، والتي يمكن أن توفر زيادة في الدفع والاندفاع المحدد عدة مرات. أعطى أناتولي بيرمينوف مثالاً على رحلة إلى المريخ ، والتي تستغرق الآن من 1,5 إلى 2 سنة للطيران ذهابًا وإيابًا. باستخدام محطة للطاقة النووية ، يمكن تقليل وقت الرحلة إلى 2-4 أشهر.
مع الأخذ في الاعتبار ، في روسيا ، منذ عام 2010 ، تم تنفيذ مشروع لإنشاء وحدة نقل وطاقة فضائية تعتمد على محطة طاقة نووية من فئة ميغاواط لا مثيل لها في العالم. تم التوقيع على الأمر المقابل من قبل ديمتري ميدفيديف. حتى عام 2018 ، تم التخطيط لتخصيص 17 مليار روبل من الميزانية الفيدرالية ، Roskosmos و Rosatom لتنفيذ هذا المشروع ، تم تخصيص 7,2 مليار روبل من هذا المبلغ من قبل شركة Rosatom الحكومية لإنشاء مصنع مفاعل (البحث العلمي و Design Institute Dollezhal Power Engineering) ، 4 مليار روبل - لمركز Keldysh لتطوير محطة للطاقة النووية ، 5,8 مليار روبل - RSC Energia ، الذي كان من المفترض أن ينشئ وحدة نقل وطاقة. وفقًا لبرنامج الفضاء الفيدرالي الجديد في 2016-2025 ، نص العمل الإضافي في المشروع على تخصيص 22 مليار و 890 مليون روبل أخرى.
يتم تنفيذ كل هذه الأعمال في روسيا وليس من الصفر. تم النظر في إمكانية استخدام الطاقة النووية في الفضاء منذ منتصف الخمسينيات من القرن الماضي من قبل متخصصين محليين بارزين مثل Keldysh و Kurchatov و Korolev. من عام 50 إلى عام 1970 وحده ، أطلق الاتحاد السوفيتي أكثر من 1988 قمرا صناعيا للاستطلاع في الفضاء ، والتي كانت مجهزة بمحطات طاقة نووية منخفضة الطاقة من نوعي توباز وبوك. تم استخدام هذه الأقمار الصناعية لإنشاء نظام مراقبة في جميع الأحوال الجوية للأهداف السطحية في جميع أنحاء المحيطات ، وكذلك لإصدار تعيين الهدف مع الإرسال إلى مواقع القيادة أو الناقلات أسلحة - أنظمة استطلاع الفضاء البحري وتحديد الهدف "أسطورة" (1978). كما ذكرت وكالة تاس أنه في الفترة من 1960 إلى 1980 ، تم تطوير محرك صاروخي نووي في بلدنا واختباره في موقع اختبار سيميبالاتينسك.
يحدد الخبراء المزايا التالية لمحطات الطاقة النووية:
- القدرة على الطيران إلى المريخ في 1,5 شهر والعودة مرة أخرى ، في حين أن الرحلة باستخدام محركات الصواريخ التقليدية يمكن أن تستغرق ما يصل إلى 1,5 سنة دون القدرة على العودة.
- فرص جديدة في دراسة الفضاء القريب من الأرض.
- القدرة على المناورة والإسراع ، على عكس التركيبات التي لا يمكن إلا أن تتسارع ثم تطير على طول مسار معين.
- انخفاض تكاليف الصيانة ، والذي يتحقق بسبب الموارد العالية ، ومن الممكن تشغيل 10 سنوات.
- زيادة كبيرة في كتلة الحمولة التي يتم وضعها في المدار بسبب عدم وجود خزانات وقود كبيرة.
في 20 يوليو 2014 ، تم استلام براءة اختراع من الاتحاد الروسي تحت رقم RU2522971 لـ "محطة دفع الطاقة النووية" (NPP) ، من تأليف الأكاديمي A.S. Koroteev. ، JSC "NIKIET" المسمى بعد Dollezhal قدم نموذجًا للمفاعل محطة لمحطة الطاقة النووية فئة ميغاوات. من المعروف أن محطة الطاقة النووية التي يتم تطويرها في بلدنا تتكون من ثلاثة عناصر رئيسية: محطة مفاعل بسائل عامل وأجهزة مساعدة ، مثل ضاغط التوربيني ومبادل حراري - استرداد. نظام دفع صاروخي كهربائي ومبرد للثلاجة (نظام لتفريغ الحرارة في الفضاء). بالنظر إلى التقدم المحرز في العمل ، يمكن ملاحظة أن الاتحاد الروسي لديه كل الفرص ليكون أول من يطلق مركبة فضائية إلى المدار ، والذي سيتم تجهيزه بمحطة للطاقة النووية.
من المخطط أن يتم إنشاء نموذج محطات الطاقة النووية في الحديد للاختبار بحلول عام 2019. وستتم أولى رحلات الفضاء باستخدام محطة الطاقة هذه في عشرينيات القرن الحالي. حقيقة أن اختبارات الطيران الأولى لنظام الدفع الفضائي النووي كانت مقررة في عشرينيات القرن الماضي ، قيل للصحفيين في أبريل 2020 من قبل ديمتري ماكاروف ، مدير معهد مواد المفاعل (IRM ، منطقة سفيردلوفسك). وردا على أسئلة من صحفيي تاس ، أشار إلى أنه في المستقبل القريب سيتم إنشاء نموذج أولي أرضي لهذا الجهاز في روسيا ، وستُجرى اختبارات الطيران الأولى في الفضاء في عشرينيات القرن الحالي. مثل هذا التركيب من فئة ميغاوات سيجعل من الممكن تشكيل محركات إلكترونية قوية يمكنها تسريع المركبات بين الكواكب إلى سرعات خطيرة. كجزء من العمل في هذا المشروع ، تعمل Rosatom على إنشاء قلب المنشأة - مفاعل نووي.
وفقًا لماكاروف ، أكملت IRM بنجاح اختبار عناصر التوصيل الحراري (TVEL) لهذا التثبيت ، مع تحديد عناصر الوقود كاملة النطاق ، والتي من المقرر استخدامها في مثل هذه المفاعلات ، قد تم اختبارها. لا يشك ماكاروف في أنه بناءً على الخبرة والكفاءة الحالية لمعاهد روسكوزموس وروساتوم ، سيكون من الممكن إنشاء محطة طاقة نووية تسمح لبلدنا بالوصول ليس فقط إلى أقرب الكواكب ، ولكن أيضًا إلى الكواكب البعيدة. النظام الشمسي. في الواقع ، سيتم تطوير منصة يمكن من خلالها تنفيذ برامج بحثية جادة تهدف إلى دراسة الفضاء السحيق.
إن تطوير محطات الطاقة النووية في روسيا له الفوائد العملية التالية. أولاً ، يعد هذا توسعًا كبيرًا لقدرات روسيا والإنسانية بشكل عام. ستجعل السفن الفضائية المجهزة بمحطة للطاقة النووية رحلة الناس إلى المريخ والكواكب الأخرى حقيقة واقعة.
ثانيًا ، ستجعل مثل هذه السفن من الممكن تكثيف النشاط البشري بشكل كبير في الفضاء القريب من الأرض ، مما يمنح فرصة حقيقية لبدء استعمار القمر (توجد بالفعل مشاريع لبناء محطات طاقة نووية على القمر الصناعي للأرض). "يعتبر استخدام محطات الطاقة النووية لأنظمة الفضاء المأهولة الكبيرة ، وليس للمركبات الفضائية الصغيرة التي يمكنها الطيران على أنواع أخرى من المنشآت باستخدام المحركات الأيونية أو طاقة الرياح الشمسية. سيكون من الممكن استخدام محطات الطاقة النووية على القاطرات القابلة لإعادة الاستخدام بين المدارات. على سبيل المثال ، لنقل البضائع المختلفة بين المدارات المنخفضة والعالية ، للطيران إلى الكويكبات. كما سيكون من الممكن أيضًا إرسال رحلة استكشافية إلى المريخ أو إنشاء قاطرة قمرية قابلة لإعادة الاستخدام ، "كما يقول البروفيسور أوليغ جورشكوف. هذه السفن قادرة على تغيير اقتصاديات استكشاف الفضاء بالكامل. كما لاحظ خبراء RSC Energia ، فإن مركبة الإطلاق التي تعمل بالطاقة النووية ستكون قادرة على تقليل تكلفة إطلاق حمولة في مدار قمري بأكثر من مرتين مقارنة بالصواريخ المزودة بمحركات صاروخية تعمل بالوقود السائل.
ثالثًا ، هذا التطور عبارة عن تقنيات ومواد جديدة ستظهر بالتأكيد في سياق المشروع. يمكن إدخالها في فروع أخرى للصناعة الروسية - الهندسة الميكانيكية ، علم المعادن ، إلخ. هذا مشروع اختراق ، إذا تم تنفيذه بنجاح ، يمكن أن يعطي قوة دفع جديدة للاقتصاد الروسي.
مصادر المعلومات:
http://expert.ru/2013/01/31/vyijti-iz-tupika
https://lenta.ru/news/2016/04/26/nuclear
http://tass.ru/kosmos/3238375
https://riafan.ru/998650-rossiya-pervoi-vyvedet-na-orbitu-yadernyi-kosmicheskii-korabl
مواد من مصادر مفتوحة
محطة الطاقة النووية من فئة ميغاوات (NPP) هي مشروع مشترك لمجموعة من الشركات الروسية التي هي جزء من Roskosmos و Rosatom. يهدف هذا المشروع إلى تطوير محطات طاقة نووية من فئة ميغاواط. إنه مصمم خصيصًا لتجهيز مركبة فضائية جديدة باسم العمل TEM (وحدة النقل والطاقة). FSUE "مركز الأبحاث الذي يحمل اسم M.V. Keldysh" (موسكو) هو المنفذ الرئيسي للعمل في مشروع إنشاء محطة للطاقة النووية. الهدف من المشروع الطموح هو جعل روسيا في مكانة رائدة في إنشاء مجمعات الطاقة الفضائية بكفاءة عالية وقادرة على حل مجموعة رائعة من المهام في الفضاء الخارجي. على سبيل المثال ، استكشاف القمر ، وكذلك الكواكب البعيدة في نظامنا الشمسي ، بما في ذلك إنشاء قواعد آلية عليها.
في الوقت الحالي ، يتم تنفيذ الرحلات الفضائية في الفضاء القريب من الأرض باستخدام الصواريخ ، والتي يتم إطلاقها عن طريق حرق وقود الصواريخ السائل أو الصلب في محركاتها. ينقسم الوقود السائل إلى مؤكسد ووقود. هذه المكونات موجودة في خزانات مختلفة للصاروخ في حالة سائلة. يتم خلط المكونات بالفعل في غرفة الاحتراق ، عادةً بمساعدة الحقن. خلق الضغط بسبب تشغيل نظام الإزاحة أو نظام المضخة التوربينية. بالإضافة إلى ذلك ، يتم استخدام مكونات الوقود لتبريد فوهة محرك الصاروخ. ينقسم وقود الصواريخ الصلب أيضًا إلى وقود ومؤكسد ، لكنهما في شكل خليط من المواد الصلبة.
على مدى العقود الماضية ، تم تطوير تقنية استخدام هذه الأنواع من وقود الصواريخ بأدق التفاصيل في العديد من البلدان. في الوقت نفسه ، يعترف علماء الصواريخ أنفسهم بأن التطوير الإضافي لهذه التقنيات يمثل مشكلة. أشار أناتولي بيرمينوف ، الرئيس السابق لوكالة الفضاء الفيدرالية الروسية: "بشكل تقريبي ، تم إخراج كل شيء من محركات الصواريخ الحالية ، سواء كانت تعمل بالوقود السائل أو الصلب. محاولات زيادة الدفع ، يبدو أن الدافع المحدد هو ببساطة غير واعد. على هذه الخلفية ، هناك حلول تقنية أخرى ذات أهمية. على سبيل المثال ، محطات الطاقة النووية ، والتي يمكن أن توفر زيادة في الدفع والاندفاع المحدد عدة مرات. أعطى أناتولي بيرمينوف مثالاً على رحلة إلى المريخ ، والتي تستغرق الآن من 1,5 إلى 2 سنة للطيران ذهابًا وإيابًا. باستخدام محطة للطاقة النووية ، يمكن تقليل وقت الرحلة إلى 2-4 أشهر.
مع الأخذ في الاعتبار ، في روسيا ، منذ عام 2010 ، تم تنفيذ مشروع لإنشاء وحدة نقل وطاقة فضائية تعتمد على محطة طاقة نووية من فئة ميغاواط لا مثيل لها في العالم. تم التوقيع على الأمر المقابل من قبل ديمتري ميدفيديف. حتى عام 2018 ، تم التخطيط لتخصيص 17 مليار روبل من الميزانية الفيدرالية ، Roskosmos و Rosatom لتنفيذ هذا المشروع ، تم تخصيص 7,2 مليار روبل من هذا المبلغ من قبل شركة Rosatom الحكومية لإنشاء مصنع مفاعل (البحث العلمي و Design Institute Dollezhal Power Engineering) ، 4 مليار روبل - لمركز Keldysh لتطوير محطة للطاقة النووية ، 5,8 مليار روبل - RSC Energia ، الذي كان من المفترض أن ينشئ وحدة نقل وطاقة. وفقًا لبرنامج الفضاء الفيدرالي الجديد في 2016-2025 ، نص العمل الإضافي في المشروع على تخصيص 22 مليار و 890 مليون روبل أخرى.
يتم تنفيذ كل هذه الأعمال في روسيا وليس من الصفر. تم النظر في إمكانية استخدام الطاقة النووية في الفضاء منذ منتصف الخمسينيات من القرن الماضي من قبل متخصصين محليين بارزين مثل Keldysh و Kurchatov و Korolev. من عام 50 إلى عام 1970 وحده ، أطلق الاتحاد السوفيتي أكثر من 1988 قمرا صناعيا للاستطلاع في الفضاء ، والتي كانت مجهزة بمحطات طاقة نووية منخفضة الطاقة من نوعي توباز وبوك. تم استخدام هذه الأقمار الصناعية لإنشاء نظام مراقبة في جميع الأحوال الجوية للأهداف السطحية في جميع أنحاء المحيطات ، وكذلك لإصدار تعيين الهدف مع الإرسال إلى مواقع القيادة أو الناقلات أسلحة - أنظمة استطلاع الفضاء البحري وتحديد الهدف "أسطورة" (1978). كما ذكرت وكالة تاس أنه في الفترة من 1960 إلى 1980 ، تم تطوير محرك صاروخي نووي في بلدنا واختباره في موقع اختبار سيميبالاتينسك.
محول المفاعلات النووية "توباز" (تصميم مخفض)
يحدد الخبراء المزايا التالية لمحطات الطاقة النووية:
- القدرة على الطيران إلى المريخ في 1,5 شهر والعودة مرة أخرى ، في حين أن الرحلة باستخدام محركات الصواريخ التقليدية يمكن أن تستغرق ما يصل إلى 1,5 سنة دون القدرة على العودة.
- فرص جديدة في دراسة الفضاء القريب من الأرض.
- القدرة على المناورة والإسراع ، على عكس التركيبات التي لا يمكن إلا أن تتسارع ثم تطير على طول مسار معين.
- انخفاض تكاليف الصيانة ، والذي يتحقق بسبب الموارد العالية ، ومن الممكن تشغيل 10 سنوات.
- زيادة كبيرة في كتلة الحمولة التي يتم وضعها في المدار بسبب عدم وجود خزانات وقود كبيرة.
في 20 يوليو 2014 ، تم استلام براءة اختراع من الاتحاد الروسي تحت رقم RU2522971 لـ "محطة دفع الطاقة النووية" (NPP) ، من تأليف الأكاديمي A.S. Koroteev. ، JSC "NIKIET" المسمى بعد Dollezhal قدم نموذجًا للمفاعل محطة لمحطة الطاقة النووية فئة ميغاوات. من المعروف أن محطة الطاقة النووية التي يتم تطويرها في بلدنا تتكون من ثلاثة عناصر رئيسية: محطة مفاعل بسائل عامل وأجهزة مساعدة ، مثل ضاغط التوربيني ومبادل حراري - استرداد. نظام دفع صاروخي كهربائي ومبرد للثلاجة (نظام لتفريغ الحرارة في الفضاء). بالنظر إلى التقدم المحرز في العمل ، يمكن ملاحظة أن الاتحاد الروسي لديه كل الفرص ليكون أول من يطلق مركبة فضائية إلى المدار ، والذي سيتم تجهيزه بمحطة للطاقة النووية.
من المخطط أن يتم إنشاء نموذج محطات الطاقة النووية في الحديد للاختبار بحلول عام 2019. وستتم أولى رحلات الفضاء باستخدام محطة الطاقة هذه في عشرينيات القرن الحالي. حقيقة أن اختبارات الطيران الأولى لنظام الدفع الفضائي النووي كانت مقررة في عشرينيات القرن الماضي ، قيل للصحفيين في أبريل 2020 من قبل ديمتري ماكاروف ، مدير معهد مواد المفاعل (IRM ، منطقة سفيردلوفسك). وردا على أسئلة من صحفيي تاس ، أشار إلى أنه في المستقبل القريب سيتم إنشاء نموذج أولي أرضي لهذا الجهاز في روسيا ، وستُجرى اختبارات الطيران الأولى في الفضاء في عشرينيات القرن الحالي. مثل هذا التركيب من فئة ميغاوات سيجعل من الممكن تشكيل محركات إلكترونية قوية يمكنها تسريع المركبات بين الكواكب إلى سرعات خطيرة. كجزء من العمل في هذا المشروع ، تعمل Rosatom على إنشاء قلب المنشأة - مفاعل نووي.
نموذج لمحطة مفاعل لمحطة طاقة نووية فئة ميغاوات
وفقًا لماكاروف ، أكملت IRM بنجاح اختبار عناصر التوصيل الحراري (TVEL) لهذا التثبيت ، مع تحديد عناصر الوقود كاملة النطاق ، والتي من المقرر استخدامها في مثل هذه المفاعلات ، قد تم اختبارها. لا يشك ماكاروف في أنه بناءً على الخبرة والكفاءة الحالية لمعاهد روسكوزموس وروساتوم ، سيكون من الممكن إنشاء محطة طاقة نووية تسمح لبلدنا بالوصول ليس فقط إلى أقرب الكواكب ، ولكن أيضًا إلى الكواكب البعيدة. النظام الشمسي. في الواقع ، سيتم تطوير منصة يمكن من خلالها تنفيذ برامج بحثية جادة تهدف إلى دراسة الفضاء السحيق.
إن تطوير محطات الطاقة النووية في روسيا له الفوائد العملية التالية. أولاً ، يعد هذا توسعًا كبيرًا لقدرات روسيا والإنسانية بشكل عام. ستجعل السفن الفضائية المجهزة بمحطة للطاقة النووية رحلة الناس إلى المريخ والكواكب الأخرى حقيقة واقعة.
ثانيًا ، ستجعل مثل هذه السفن من الممكن تكثيف النشاط البشري بشكل كبير في الفضاء القريب من الأرض ، مما يمنح فرصة حقيقية لبدء استعمار القمر (توجد بالفعل مشاريع لبناء محطات طاقة نووية على القمر الصناعي للأرض). "يعتبر استخدام محطات الطاقة النووية لأنظمة الفضاء المأهولة الكبيرة ، وليس للمركبات الفضائية الصغيرة التي يمكنها الطيران على أنواع أخرى من المنشآت باستخدام المحركات الأيونية أو طاقة الرياح الشمسية. سيكون من الممكن استخدام محطات الطاقة النووية على القاطرات القابلة لإعادة الاستخدام بين المدارات. على سبيل المثال ، لنقل البضائع المختلفة بين المدارات المنخفضة والعالية ، للطيران إلى الكويكبات. كما سيكون من الممكن أيضًا إرسال رحلة استكشافية إلى المريخ أو إنشاء قاطرة قمرية قابلة لإعادة الاستخدام ، "كما يقول البروفيسور أوليغ جورشكوف. هذه السفن قادرة على تغيير اقتصاديات استكشاف الفضاء بالكامل. كما لاحظ خبراء RSC Energia ، فإن مركبة الإطلاق التي تعمل بالطاقة النووية ستكون قادرة على تقليل تكلفة إطلاق حمولة في مدار قمري بأكثر من مرتين مقارنة بالصواريخ المزودة بمحركات صاروخية تعمل بالوقود السائل.
ثالثًا ، هذا التطور عبارة عن تقنيات ومواد جديدة ستظهر بالتأكيد في سياق المشروع. يمكن إدخالها في فروع أخرى للصناعة الروسية - الهندسة الميكانيكية ، علم المعادن ، إلخ. هذا مشروع اختراق ، إذا تم تنفيذه بنجاح ، يمكن أن يعطي قوة دفع جديدة للاقتصاد الروسي.
مصادر المعلومات:
http://expert.ru/2013/01/31/vyijti-iz-tupika
https://lenta.ru/news/2016/04/26/nuclear
http://tass.ru/kosmos/3238375
https://riafan.ru/998650-rossiya-pervoi-vyvedet-na-orbitu-yadernyi-kosmicheskii-korabl
مواد من مصادر مفتوحة
معلومات