Галопом по Вселенной. Ядерные двигатели помогут колонизировать другие планеты.
Образование
№ 10(2013)

08.03.2013

Преподаватели и аспиранты Московского государственного университета леса (МГУЛ) представили итоги научно-исследовательской деятельности вуза за 2012 год. На восьми тематических секциях прозвучали более 500 докладов. Напомним, что МГУЛ - вуз необычный, в 1950-е он наравне со специалистами для лесопромышленного комплекса начал готовить кадры для ракетно-космической отрасли. Поэтому и тематика докладов нынешней конференции была разнообразной. Одним из самых интересных стало выступление научного консультанта ОАО “РКК “Энергия” имени С.П.Королева” профессора Виктора Синявского, рассказавшего о создании космических аппаратов нового поколения.


Как отметил Виктор Васильевич, наиболее перспективные источники энергии для космических аппаратов - ядерные энергетические установки (ЯЭУ). По сравнению с традиционными преобразователями энергии (например, солнечными батареями) термоэмиссионные ЯЭУ более экономичны и могут развивать большую мощность на единицу потребляемого топлива.
Сегодня наша страна является мировым лидером в создании и эксплуатации космических ядерных установок, подчеркнул В.Синявский. Разработки подобных двигателей начались еще во времена СССР по инициативе главного конструктора Сергея Королева. Самыми удачными космическими аппаратами, использующими термоядерную энергию, стали термоэлектрическая ЯЭУ “Бук” на радиолокационном космическом аппарате “УС-А”, а также экспериментальная термоэмиссионная ЯЭУ “Топаз-1” (“Тополь”) на аппарате “Плазма-А”.
Спутник “Плазма-А” был предназначен для отработки и испытаний новой ядерной энергетической установки “Топаз-1”, работы над которой наши ученые вели с 1960-х годов. В дальнейшем ею предполагалось оснащать другие военные аппараты. Серия советских спутников “УС-А” (управляемый спутник активный) входила в состав системы морской космической разведки и целеуказания МКРЦ “Легенда”. Низкие орбиты полета подобных разведывательных аппаратов, обусловленные спе-цификой работы набортного радара, делали нерациональным применение в качестве источника энергии солнечных батарей. Поэтому и было решено оборудовать “УС-А” ядерной энергетической установкой.
ЯЭУ с термоэмиссионным реактором превосходят паро- и газотурбинные преобразователи энергии благодаря простоте тепловой и электрической схем, отсутствию движущихся частей и высокой надежности. В процессе работы над реализацией термоэмиссионной ЯЭУ были открыты перспективные технологии и получены вещества, обладающие особыми физико-химическими свойствами. Среди таких технологических ноу-хау: открытие ниобиевого сплава и создание литиевой системы охлаждения реактора.
Развитие термоядерной энергетики привело к разработке новых типов высокоэффективных ракетных двигателей (так называемые электроракетные двигатели). Обладая сравнительно небольшими габаритами и весом, подобные установки способны обеспечить генерацию высокой энергии. Так, космическая ядерная энергетическая установка межорбитального буксира “Геркулес” при массе ЯЭУ 6900 кг, длине 14,6 м и максимальном диаметре 3,8 м способна вырабатывать электрическую энергию мощностью 600 кВт. Для примера, промышленные обогреватели той же мощности могут обеспечить теплом пространство до 6 тысяч кв. м.
Виктор Синявский уверен, что ядерная энергетика и электроракетные двигатели станут ключевыми технологиями индустриализации космоса и освоения Солнечной системы. На их основе можно будет строить универсальные многофункциональные космические платформы нового поколения, обладающие уникальными характеристиками. Перечень задач, решаемых подобными КА, весьма широк. Так, универсальные платформы на ядерной электроракетной двигательной установке (ЯЭРДУ) могут быть использованы в глобальной системе космической связи, обеспечивая трансляцию на Землю информационного потока с орбитальных станций. По оценкам экспертов, объем рынка услуг спутникового телевидения и связи к 2020 году может составить около 257 млрд долларов.
С помощью таких космических платформ можно транспортировать на орбиту тяжелые грузы. Буксиры с ЯЭРДУ, оборудованные специальными контейнерами и роботами, также способны очищать геостационарные орбиты от отработавших космических аппаратов и мелкого мусора.
В последнее время человечество обеспокоилось тем, как уберечь планету от падения крупных космических объектов. Как рассказал В.Синявский, в рамках международной программы защиты Земли от астероидно-кометной опасности российские специалисты разработали модель космического перехватчика на ЯЭРДУ. Такие корабли способны нести к астероидам термоядерные заряды. Управляемые взрывы на поверхности космических объектов позволят изменить траекторию их полета и предотвратить столкновение с нашей планетой.
Кроме того, универсальные платформы на ядерных энергетических установках дадут возможность выполнять и разнообразные служебные функции, работая в качестве космических заправщиков, буксиров, ремонтников и монтажников.
Пожалуй, наиболее интригующий и амбициозный проект, над которым работают отечественные ученые, - использование ракетных двигателей на ядерном топливе для освоения космического пространства и экспедиций к дальним планетам Солнечной системы. Еще Сергей Королев говорил: “Для полета на Марс нужны новые двигатели на основе ядерной энергии”. Современные ракетные технологии позволяют изготавливать такие двигательные установки.
Создание космической базы на поверхности Луны уже не кажется ученым чем-то фантастическим. Футуристические проекты лунных колоний можно встретить не только на страницах научно-фантастических романов, но и в дипломных проектах студентов! В своей презентации Виктор Васильевич продемонстрировал участникам конференции один из проектов лунного поселения 2060 года (см. рисунок).
База представляет собой сложный биосферный комплекс с замкнутой системой жизнеобеспечения. Поскольку ее обитатели должны будут провести в суровых условиях “лунного климата” от нескольких месяцев до нескольких лет, им необходимо создать комфортный режим жизни и работы. Помимо служебных и технических модулей должны быть предусмотрены санитарно-гигиенический блок, ресторан и адаптационно-реабилитационный центр.
Колонизация Луны открывает перед учеными обширный полигон для проведения уникальных физических экспериментов. Снабжая Землю энергией, получаемой за счет использования лунных ресурсов, мы сможем преодолеть энергетический и экологический кризисы. Одна из стратегических целей этой одиссеи - формирование космической системы регулирования климата Земли.
На Луне можно будет создавать новые технологические производства и строить современные энергетические установки, в том числе и атомные электростанции. Энергетическая ценность 1 тонны лунного гелия-3 эквивалентна 10 млн тонн угля! Использование этого космического топлива как основы термоядерной энергетики будущего обеспечит нашу планету самым дешевым источником энергии. Не случайно американский “отец” водородной бомбы Э.Теллер заявил, что Луна - это Персидский залив XXI века.
Поскольку существующие одноразовые ракетные системы не в состоянии справиться с грузопотоком на первых этапах освоения Луны, им на помощь должны прийти многоразовые межорбитальные буксиры на основе ЯЭРДУ. Основной строительной единицей лунных баз выступят готовые функциональные модули, доставляемые на поверхность земного спутника мощными грузовыми кораблями.
Виктор Синявский познакомил собравшихся также с историей проекта Марсианского экспедиционного комплекса на основе ЯЭРДУ, разработанного в 1960-х годах в ОКБ-1 Сергея Королева, и рассказал о перспективах создания современного экспедиционного комплекса для межпланетных полетов. Основная проблема здесь - недостаток финансов.

На рисунке:

Лунное поселение 2060 года

Общий вид и план жилой зоны лунной базы в кратере
1 - Жилые модули; 2 - Помещения общего назначения; 3 - Санитарно-гигиенический блок;
4 - Ресторан; 5 - Адаптационно-реабилитационный центр; 6 - Комплекс медицинского обеспечения; 7 - Центр управления; 8 - Мастерские технического обслуживания; 9 - Служба связи;
10 - Лаборатории.


Сергей РАМАЗАНОВ


Вернуться к статье