في الاتحاد الروسي بدأ تطوير محرك فضائي نووي
في روسيا ، بدأ تطوير محطة طاقة نووية من فئة ميغاواط لجيل جديد من تكنولوجيا الفضاء. عُهد بالمهمة إلى مركز أبحاث كيلديش. مدير المركز ، رئيس أكاديمية تسيولكوفسكي الروسية للملاحة الفضائية ، أناتولي كوروتيف ، يخبر إنترفاكس- AVN عن أهمية هذا المشروع للملاحة الفضائية الروسية وأهميته ، يكتب Rewer.net
- أناتولي سازونوفيتش ، أصبح تطوير محطة للطاقة النووية هدفًا ذا أولوية ، لتحقيق أي موارد كبيرة سيتم تركيزها. هل هذا حقًا مشروع يعتمد عليه مستقبل الملاحة الفضائية؟
- بالضبط. دعونا نرى ما يفعله استكشاف الفضاء اليوم. سنرى مجالات مثل الاتصالات عبر الأقمار الصناعية ، والملاحة الفضائية عالية الدقة ، والاستشعار عن بعد للأرض - أي كل ما يتعلق بدعم المعلومات. الاتجاه الثاني هو حل القضايا المتعلقة بتوسيع معرفتنا بالفضاء خارج الفضاء القريب من الأرض. أخيرًا ، يعمل رواد الفضاء في كل من بلدنا وفي البلدان الأخرى على حل مجموعة معينة من المهام الدفاعية. فيما يلي ثلاث مجموعات مشروطة من مهام النشاط الفضائي اليوم. لحلها ، يتم استخدام أنظمة نقل مجربة ومثبتة بالوقت.
إذا نظرنا إلى ما نتوقعه من رواد الفضاء غدًا ، فمع تحسين مجموعة المهام التي تم حلها بالفعل ، تثار قضايا تطوير تقنيات الإنتاج في الفضاء. نحن نتحدث أيضًا عن الرحلات الاستكشافية إلى القمر والمريخ. وليس عن الرحلات الاستكشافية ، التي كانت رحلة استكشافية أمريكية إلى القمر ، ولكن عن إقامة طويلة على كواكب أخرى ، بحيث يمكنك تخصيص وقت كافٍ لدراستها.
بالإضافة إلى ذلك ، تُطرح أسئلة حول إمكانية إمداد الأرض بالطاقة من الفضاء ، حول مكافحة خطر الكويكب-المذنب. كل هذه المهام ذات ترتيب مختلف تمامًا عن مهام اليوم. لذلك ، إذا فكرنا في مدى توفير هذه المجموعة من المهام من خلال هيكل النقل والطاقة ، فسنرى أن هناك حاجة ماسة لزيادة إمدادات الطاقة لمركبتنا الفضائية وكفاءة المحركات.
لدينا اليوم مركبات غير اقتصادية. تخيل ، من بين كل 100 طن تغادر الأرض ، في أحسن الأحوال ، 3٪ تتحول إلى حمولة. هذا لجميع الصواريخ الحديثة. كل شيء آخر يتم التخلص منه كوقود محترق.
فيما يتعلق بالمهام المستقبلية ، من المهم للغاية أن نسافر في الفضاء اقتصاديًا بدلاً من ذلك. هنا يوجد مفهوم الدفع المحدد الذي يميز كفاءة المحرك. هذه هي نسبة الدفع التي تخلقها إلى استهلاك الوقود الشامل. إذا أخذنا أول صاروخ ألماني V-2 ، فإن اتجاهه المحدد في وحدات القياس القديمة كان 220 ثانية. اليوم ، يعطي أفضل نظام دفع وطاقة ، باستخدام الهيدروجين مع الأكسجين ، قوة دفع محددة تصل إلى 450 ثانية. أي أن 60-70 عامًا من العمل من قبل أفضل العقول في العالم أدت إلى زيادة الدفع المحدد لمحركات الصواريخ التقليدية مرتين فقط.
هل من الممكن زيادة هذا الرقم في بعض الأحيان أو بأوامر من حيث الحجم؟ اتضح أن هناك. على سبيل المثال ، باستخدام المحركات النووية ، يمكننا زيادة الدفع المحدد إلى حوالي 900 ثانية ، أي مرتين أخريين. وباستخدام مائع عمل مؤين للتسريع ، يمكن أن يصلوا إلى قيم 9000-10000 ثانية ، أي أنهم سيرفعون الدفع المحدد بمقدار 20 مرة. وقد تحقق هذا جزئيًا بالفعل اليوم: تُستخدم محركات البلازما على الأقمار الصناعية ذات الدفع المنخفض ، والتي تعطي دفعة محددة تبلغ حوالي 1600 ثانية. ومع ذلك ، لا تزال هذه الأجهزة بحاجة إلى طاقة كهربائية كافية. إذا لم نأخذ في الاعتبار هيكلًا فريدًا تمامًا - محطة الفضاء الدولية ، حيث يبلغ مستوى الكهرباء حوالي 100 كيلو واط ، فإن أقوى الأقمار الصناعية اليوم لها مستوى إمداد كهربائي يتراوح بين 20 و 30 كيلو واط فقط. من الصعب جدًا حل عدد من المشكلات إذا بقينا على هذا المستوى.
- أي نحن بحاجة إلى نقلة نوعية؟
- نعم. رواد الفضاء اليوم يشهدون حالة قريبة من تلك التي فيها طيران ظهر بعد الحرب العالمية الثانية ، عندما أصبح من الواضح أنه مع المحركات المكبسية لم يعد من الممكن زيادة السرعة ، كان من المستحيل زيادة النطاق بشكل خطير ، وبشكل عام الحصول على طيران فعال من حيث التكلفة. ثم ، كما تتذكر ، كانت هناك قفزة في الطيران ، وتحولوا من المحركات المكبسية إلى المحركات النفاثة. تقريبا نفس الوضع الآن في تكنولوجيا الفضاء. ليس لدينا ما يكفي من الطاقة المثالية لحل المشاكل الخطيرة.
بالمناسبة ، أصبح من الواضح ليس اليوم. بالفعل في الستينيات والسبعينيات من القرن الماضي ، في كل من بلدنا والولايات المتحدة ، بدأ العمل على استخدام الطاقة النووية في الفضاء. في البداية ، كانت المهمة هي إنشاء محركات صاروخية تستخدم تسخين الهيدروجين إلى درجة حرارة حوالي 60 درجة بدلاً من الطاقة الكيميائية للوقود واحتراق المؤكسد. لكن اتضح أن هذا المسار المباشر لا يزال غير فعال. نحصل على قوة دفع عالية لفترة قصيرة ، لكننا في نفس الوقت نلقي بطائرة نفاثة ، والتي ، في حالة التشغيل غير الطبيعي للمفاعل ، قد تكون ملوثة إشعاعيًا.
على الرغم من الكم الهائل من العمل الذي تم تنفيذه في الستينيات والسبعينيات من القرن الماضي في اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية والولايات المتحدة الأمريكية ، لم نتمكن نحن ولا الأمريكيون من إنشاء محركات عمل موثوقة في ذلك الوقت. لقد نجحوا ، لكن ليس كافيًا ، لأن تسخين الهيدروجين إلى 60 ألف درجة في مفاعل نووي هو مهمة جادة.
كانت هناك أيضًا مشاكل مع البيئة أثناء الاختبارات الأرضية للمحركات ، حيث تم إطلاق الطائرات المشعة في الغلاف الجوي. في اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية ، تم تنفيذ هذه الأعمال في موقع اختبار سيميبالاتينسك المعد خصيصًا للتجارب النووية ، والذي بقي في كازاخستان.
ومع ذلك ، في تلك السنوات ، اتخذ الاتحاد السوفياتي خطوة جادة للغاية فيما يتعلق باستخدام الطاقة النووية لتشغيل المركبات الفضائية. تم صنع 32 قمرا صناعيا. باستخدام الطاقة النووية على الأجهزة ، كان من الممكن الحصول على طاقة كهربائية أعلى من الطاقة الشمسية.
في وقت لاحق ، أوقف الاتحاد السوفياتي والولايات المتحدة ، لأسباب مختلفة ، هذه الأعمال لبعض الوقت. من الواضح اليوم أنهم بحاجة إلى التجديد. لكن الاستئناف بهذه الطريقة الأمامية ، من أجل صنع محرك نووي مع العيوب المذكورة أعلاه ، بدا غير معقول بالنسبة لنا ، واقترحنا نهجًا مختلفًا تمامًا.
- وما هو الاختلاف الجوهري بين النهج الجديد؟
"هذا النهج يختلف عن النهج القديم بنفس الطريقة التي تختلف بها السيارة الهجينة عن السيارات التقليدية. في السيارة التقليدية ، يدير المحرك العجلات ، بينما في السيارات الهجينة ، يتم توليد الكهرباء من المحرك ، وهذه الكهرباء تدير العجلات. أي أنه يتم إنشاء محطة طاقة وسيطة معينة.
وبنفس الطريقة ، اقترحنا مخططًا لا يقوم فيه المفاعل الفضائي بتسخين النفاثة المنبعثة منه ، بل يولد الكهرباء. يقوم الغاز الساخن من المفاعل بتحويل التوربين ، ويقوم التوربين بتحويل المولد الكهربائي والضاغط الذي يقوم بتدوير سائل العمل في دائرة مغلقة. من ناحية أخرى ، يولد المولد الكهرباء لمحرك بلازما بقوة دفع محددة تزيد 20 مرة عن قوة المحركات الكيميائية.
ما هي المزايا الرئيسية لهذا النهج. أولاً ، ليست هناك حاجة إلى موقع اختبار سيميبالاتينسك ، يمكننا إجراء جميع الاختبارات على أراضي روسيا دون التورط في أي مفاوضات دولية طويلة وصعبة حول استخدام الطاقة النووية خارج الدولة. ثانيًا ، لن تكون الطائرة النفاثة الخارجة من المحرك مشعة ، حيث يمر سائل عامل مختلف تمامًا عبر المفاعل الموجود في دائرة مغلقة. بالإضافة إلى ذلك ، لا نحتاج إلى تسخين الهيدروجين بهذا المخطط ، هنا يدور مائع عامل خامل في المفاعل ، وتسخن حتى 1500 درجة. نحن نبسط مهمتنا بجدية. أخيرًا ، ونتيجة لذلك ، سنرفع الدفع المحدد ليس مرتين ، ولكن 20 مرة مقارنة بالمحركات الكيميائية.
- هل يمكنك تسمية توقيت المشروع؟
- يتضمن المشروع المراحل التالية: في 2010 - بدء العمل. في عام 2012 ، الانتهاء من تصميم أولي ومحاكاة حاسوبية مفصلة لسير العمل ؛ في عام 2015 - إنشاء محطة للطاقة النووية ؛ في عام 2018 ، تم إنشاء وحدة نقل باستخدام نظام الدفع هذا من أجل إعداد النظام للطيران في نفس العام.
بالمناسبة ، لم تكن مرحلة محاكاة الكمبيوتر نموذجية لمنتجات تكنولوجيا الفضاء التي تم إنشاؤها من قبل ، ولكنها اليوم ضرورية للغاية. في مثال أحدث المحركات التي تم تطويرها في روسيا وفرنسا والولايات المتحدة الأمريكية ، أصبح من الواضح أن الطريقة القديمة الكلاسيكية ، عندما تم تصنيع عدد كبير من النماذج الأولية للاختبار ، قد عفا عليها الزمن.
اليوم ، عندما تكون إمكانات تكنولوجيا الكمبيوتر عالية جدًا ، خاصة مع ظهور أجهزة الكمبيوتر العملاقة ، يمكننا توفير نمذجة فيزيائية ورياضية للعمليات ، وإنشاء محرك افتراضي ، وتشغيل المواقف المحتملة ، ومعرفة مكان المزالق ، وبعد ذلك فقط استمر لإنشاء محرك ، كما يقولون "في الأجهزة".
هنا مثال توضيحي. ربما سمعت عن محرك RD-180 لصاروخ أطلس الذي تم إنشاؤه للأمريكيين في Energomash Design Bureau. بدلاً من 25-30 نسخة ، والتي عادة ما تذهب إلى تطوير المحرك ، استغرق الأمر 8 نسخ فقط ، ودخل RD-180 إلى الحياة على الفور. لأن المطورين أعطوا أنفسهم عناء "تشغيل" كل هذا على أجهزة الكمبيوتر.
- ما هو السعر المطلوب؟
- اليوم ، تم الإعلان عن 17 مليار روبل للمشروع بأكمله حتى عام 2018 ضمنا. تم تخصيص 2010 مليون روبل مباشرة لعام 500 ، بما في ذلك 430 مليون روبل روساتوم و 70 مليون روبل روسكوزموس.
بطبيعة الحال ، نود أن نصدق أنه إذا قالت قيادة الدولة أن هذا مجال أولوية ، وتم تخصيص الأموال ، فسيتم منحها.
المبلغ المعلن أقل مما نود ، لكنني أعتقد أن هذا يكفي للسنوات القادمة ويمكن تنفيذ مجموعة كبيرة من الأعمال بهذه الأموال.
تم تعيين معهدنا كرئيس لمحطة الطاقة النووية ، وستقوم شركة Energia Rocket and Space Corporation على الأرجح بوحدة النقل.
بشكل عام ، يعتمد المشروع على التعاون ، الذي يتكون بشكل أساسي من شركات Rosatom ، التي من المفترض أن تصنع المفاعل ، و Roskosmos ، التي ستصنع الشواحن التوربينية والمولدات والمحركات نفسها.
بالطبع ، سيستخدم العمل الأساس العلمي الذي تم إنشاؤه في السنوات السابقة. على سبيل المثال ، يعتمد تطوير المفاعل على عدد كبير من القرارات التي تم اتخاذها سابقًا بشأن محرك نووي. التعاون هو نفسه. هذا هو معهد بودولسك للأبحاث التكنولوجية ، مركز كورشاتوف ، هذا هو معهد أوبنينسك للفيزياء والطاقة. قام كل من مركز Keldysh ومكتب تصميم الهندسة الكيميائية ومكتب تصميم Voronezh للأتمتة الكيميائية بعمل الكثير على دائرة مغلقة. سنستفيد استفادة كاملة من هذه التجربة عند إنشاء شاحن توربيني. بالنسبة للمولد ، نقوم بتوصيل معهد الميكانيكا الكهربائية ، الذي لديه خبرة في إنشاء نماذج أولية للطيران من المولدات.
باختصار ، هناك تراكم كبير ، والعمل لا يبدأ من الصفر.
- هل يمكن لروسيا أن تتقدم على الدول الأخرى في هذا العمل؟
- أنا لا أستبعد ذلك. لقد اجتمعت مع نائب رئيس وكالة ناسا ، وناقشنا القضايا المتعلقة بالعودة إلى العمل في مجال الطاقة النووية في الفضاء ، وقال إن الأمريكيين يبدون اهتمامًا كبيرًا بهذه القضية. في رأيه ، لا يمكن استبعاد احتمال فرض عمل في هذا الاتجاه في الغرب.
لا أستبعد أن تتمكن الصين أيضًا من الرد بإجراءات نشطة من جانبها ، لذلك نحن بحاجة إلى العمل بسرعة. وليس فقط من أجل التقدم على أحدهم بنصف خطوة. يجب أن نعمل بسرعة ، أولاً وقبل كل شيء ، حتى نبدو جديرين في التعاون الدولي الناشئ ، وفي الواقع يتم تشكيله بالفعل اليوم. حتى يأخذونا إلى هناك ، ويأخذونا ليس كأشخاص يجب أن يصنعوا مزارع معدنية ، ولكن حتى يكون الموقف تجاهنا هو نفسه كما كان ، على سبيل المثال ، في التسعينيات. ثم تم رفع السرية عن مجموعة كبيرة من الأعمال المتعلقة بالمصادر النووية في الفضاء. عندما أصبحت هذه الأعمال معروفة للأمريكيين ، أعطوها تصنيفًا عاليًا جدًا. حتى النقطة التي تم وضع برامج مشتركة معنا.
من حيث المبدأ ، من الممكن أن يكون هناك برنامج دولي لمحطة طاقة نووية ، على غرار برنامج التعاون الجاري بشأن الاندماج النووي الحراري الخاضع للرقابة.
- أناتولي سازونوفيتش ، في عام 2011 ، سيحتفل العالم بالذكرى السنوية لأول رحلة مأهولة إلى الفضاء. مناسبة جيدة لتذكر إنجازات بلادنا في الفضاء.
- اعتقد نعم. بعد كل شيء ، لم تكن مجرد أول رحلة مأهولة إلى الفضاء. أصبحت الرحلة ممكنة بفضل حل مجموعة واسعة جدًا من القضايا العلمية والتقنية والطبية. لأول مرة طار رجل إلى الفضاء وعاد إلى الأرض ، وللمرة الأولى ثبت أن نظام الحماية الحرارية يعمل بشكل طبيعي. كان للرحلة تأثير دولي ضخم. دعونا لا ننسى أن 16 عامًا فقط مرت منذ نهاية أصعب حرب على البلاد. واتضح أن بلدًا خسر أكثر من 20 مليون شخص وعانى من دمار هائل ليس فقط قادرًا على القيام بشيء على أعلى مستوى عالمي ، ولكن حتى أن يتقدم على العالم بأسره لبعض الوقت. لقد كانت مظاهرة بالغة الأهمية رفعت من سلطة البلاد وعزة الشعب.
كان هناك حدثان مشابهان في حياتي. هذا هو يوم النصر ولقاء يوري غاغارين الذي رأيته شخصيًا. في 9 مايو 1945 ، خرجت موسكو كلها ، من الميدان الأحمر إلى الضواحي ، إلى الشوارع للاحتفال. لقد كان حقًا دافعًا عفويًا ، وكان نفس الدافع المثير للإعجاب في أبريل 1961 ، عندما طار غاغارين.
يجب تعزيز الأهمية الدولية للذكرى السنوية نصف قرن للرحلة الأولى. من الضروري التأكيد وتذكير المجتمع بدور بلدنا في استكشاف الفضاء. لسوء الحظ ، لم نقم بذلك كثيرًا في العشرين عامًا الماضية. إذا فتحت الإنترنت ، فسترى كمية هائلة من المواد المتعلقة ، على سبيل المثال ، بالبعثة الأمريكية إلى القمر ، ولكن لا يوجد الكثير من المواد المتعلقة برحلة غاغارين. إذا تحدثت إلى تلاميذ المدارس الحاليين ، فأنا لا أعرف من يعرف اسمه بشكل أفضل ، Armstrong أو Gagarin. لذلك ، أرى أنه من الصحيح تمامًا الاحتفال بالذكرى الخمسين لأول رحلة مأهولة إلى الفضاء على مستوى الدولة وإعطائها بُعدًا دوليًا.
ستصدر الأكاديمية الروسية للملاحة الفضائية التي تحمل اسم تسيولكوفسكي ميدالية لهذا الحدث ، والتي ستُمنح للأشخاص الذين ارتبطوا بالرحلة الأولى أو الذين قدموا مساهمة كافية في تطوير الملاحة الفضائية. بالإضافة إلى ذلك ، نحن نستعد لعقد مؤتمر دولي كبير ، من المفترض أن يكون نقاشًا مع الشركاء الأجانب والروس حول سمات استكشاف الفضاء المأهول التي تتميز بها المرحلة الحالية. هناك الكثير من الأسئلة الصعبة هنا.
إذا أوقفنا اليوم مائة شخص في الشارع وسألنا أي من رواد الفضاء يطير حاليًا في الفضاء ، لا سمح الله ، إذا أجاب ثلاثة أو أربعة أشخاص ، فأنا لست مقتنعًا بذلك. وإذا طرحنا سؤالاً عما يفعله رواد الفضاء في المحطة ، فسنكون أقل من ذلك. أعتقد أن الترويج للحياة الفضائية الحقيقية ، والرحلات المأهولة أمر بالغ الأهمية ، ولا يتم القيام به بشكل كافٍ. هناك الكثير من الأشياء الغبية على شاشة التلفزيون عندما يلتقي شخص ما مع كائنات فضائية ، أو كيف يأخذ الفضائيون شخصًا ما بعيدًا.
أكرر ، الذكرى السنوية الخمسين لأول رحلة مأهولة إلى الفضاء هي بالفعل حدث بارز ، يجب الاحتفال به بأفضل طريقة ، سواء داخل بلدنا أو على المستوى الدولي. وبالطبع ، سيشارك معهدنا بشكل مباشر في هذا الأمر الذي كان مرتبطًا بهذه الرحلة وشارك فيها. حصل عدد من موظفينا في تلك الفترة على جوائز حكومية لحل مشاكل الطيران على وجه الخصوص. على سبيل المثال ، حصل نائب مدير المعهد ، الأكاديمي جورجي بيتروف ، على لقب بطل العمل الاشتراكي لتطوير أساليب الحماية الحرارية للسفينة أثناء الهبوط من المدار. بالطبع ، سنحاول الاحتفال بهذا الحدث بشكل مناسب.
معلومات