Uno de los proyectos ruso-soviéticos más ambiciosos en el campo de la exploración espacial está a punto de completarse y está entrando en la etapa de implementación práctica inmediata. Estamos hablando de la creación de una planta de energía nuclear de una clase de megavatios. La creación y prueba de un motor de este tipo puede cambiar significativamente la situación en el espacio cercano a la Tierra.
La planta de energía nuclear de clase megavatio (NPPU) es un proyecto conjunto de un grupo de empresas rusas que forman parte de Roscosmos y Rosatom. Este proyecto tiene como objetivo el desarrollo de una planta de energía nuclear de tipo megavatio. Está diseñado específicamente para equipar una nueva nave espacial con el nombre de trabajo TEM (módulo de transporte y energía). El principal ejecutor del trabajo sobre el proyecto de creación de una central nuclear es el "Centro de Investigación de la Empresa Unitaria del Estado Federal que lleva el nombre de M. V. Keldysh" (Moscú). El objetivo del ambicioso proyecto es llevar a Rusia a una posición de liderazgo en la creación de complejos energéticos con fines espaciales, que son altamente eficientes y capaces de resolver una impresionante gama de tareas en el espacio exterior. Por ejemplo, exploración de la Luna, así como de planetas distantes de nuestro sistema solar, incluida la creación de bases automáticas en ellos.
Actualmente, los vuelos espaciales en el espacio cercano a la Tierra se realizan en cohetes, que se ponen en movimiento debido a la combustión de combustible líquido o sólido para cohetes en sus motores. El combustible líquido para cohetes se divide en un oxidante y un combustible. Estos componentes se encuentran en los distintos tanques del cohete en estado líquido. La mezcla de los componentes ya tiene lugar en la cámara de combustión, normalmente mediante inyectores. La presión se crea debido al trabajo de un sistema de bomba de desplazamiento o turbo. Además, los componentes propulsores se utilizan para enfriar la boquilla del motor cohete. El combustible sólido para cohetes también se divide en combustible y oxidante, pero están en forma de una mezcla de sólidos.
Durante las últimas décadas, la tecnología de utilizar este tipo de combustible para cohetes se ha perfeccionado hasta el más mínimo detalle en muchos países. Al mismo tiempo, los propios científicos de cohetes admiten que el desarrollo posterior de tales tecnologías es problemático. El exdirector de la Agencia Espacial Federal Rusa, Anatoly Perminov, señaló: “Hablando en términos generales, todo se ha extraído de los motores de cohetes existentes, ya sean líquidos o sólidos. Los intentos de aumentar su empuje, el impulso específico, parecen simplemente inútiles . En este contexto, son de interés otras soluciones técnicas. Por ejemplo, las centrales nucleares, que pueden proporcionar un aumento de empuje e impulso específico en ocasiones. Anatoly Perminov dio un ejemplo de un vuelo a Marte, al que ahora es necesario volar 1, 5-2 años de ida y vuelta. Con el uso de un sistema de propulsión nuclear, el tiempo de vuelo podría reducirse a 2-4 meses.
Teniendo esto en cuenta, en Rusia, desde 2010, se está implementando un proyecto para crear un módulo de energía y transporte espacial basado en una central nuclear de clase megavatio que no tiene análogos en el mundo. La orden correspondiente fue firmada por Dmitry Medvedev. Para la implementación de este proyecto hasta 2018 del presupuesto federal, Roscosmos y Rosatom, se planeó asignar 17 mil millones de rublos, 7, 2 mil millones de rublos de esta cantidad se asignaron a la corporación estatal Rosatom para la creación de una instalación de reactor (Investigación y Design Institute Dollezhal Energy Technicians), 4 mil millones de rublos, al Centro Keldysh para el desarrollo de un sistema de propulsión de energía nuclear, 5,8 mil millones de rublos, a RSC Energia, que se suponía que crearía un módulo de transporte y energía. De acuerdo con el nuevo programa espacial federal en 2016-2025 para seguir trabajando en el proyecto, se preveía asignar otros 22 mil millones 890 millones de rublos.
Todos estos trabajos se llevan a cabo en Rusia no desde cero. La posibilidad de utilizar energía nuclear en el espacio ha sido considerada desde mediados de la década de 1950 por destacados especialistas rusos como Keldysh, Kurchatov y Korolev. Solo de 1970 a 1988, la Unión Soviética lanzó más de 30 satélites de reconocimiento al espacio, que estaban equipados con plantas de energía nuclear de baja potencia como Topaz y Buk. Estos satélites se utilizaron para crear un sistema de vigilancia para todo clima para objetivos de superficie en toda el área de agua del Océano Mundial, así como para emitir la designación de objetivos con transmisión a puestos de mando o portadores de armas: el reconocimiento espacial marino Legend y el objetivo. sistema de designación (1978). Además, en el período de 1960 a 1980, se desarrolló y probó un motor de cohete nuclear en nuestro país en el sitio de prueba de Semipalatinsk, informó la agencia TASS.
Reactor-convertidor nuclear "Topaz" (modelo reducido)
Los expertos destacan las siguientes ventajas de los sistemas de propulsión de energía nuclear:
- La capacidad de volar a Marte en 1, 5 meses y regresar, mientras que un vuelo con motores de cohetes convencionales puede demorar hasta 1, 5 años sin la posibilidad de regresar.
- Nuevas oportunidades en el estudio del espacio cercano a la Tierra.
- La capacidad de maniobrar y acelerar, a diferencia de las instalaciones que solo pueden acelerar y luego volar a lo largo de una trayectoria determinada.
- Reducción de los costos de mantenimiento, que se logra debido a un alto recurso, es posible una operación de 10 años.
- Un aumento significativo de la masa de carga útil puesta en órbita debido a la ausencia de grandes tanques de combustible.
El 20 de julio de 2014, se recibió una patente de la Federación de Rusia con el número RU2522971 para la "Planta de propulsión de energía nuclear" (NPP), cuyo autor es el académico A. Koroteev. Posteriormente, en la exposición "Orden estatal - PARA adquisiciones justas 2016 ", JSC" NIKIET "que lleva el nombre de Dollezhal presentó un modelo de una planta de reactor para una planta de energía nuclear de una clase de megavatios. Se sabe que la central nuclear que se está desarrollando en nuestro país consta de tres elementos principales: una planta reactor con un fluido de trabajo y dispositivos auxiliares, como un generador-compresor de turbina y un intercambiador-recuperador de calor; un sistema de propulsión de cohetes eléctricos y un refrigerador por radiador (un sistema para descargar calor en el espacio). Teniendo en cuenta el progreso del trabajo, se puede observar que la Federación de Rusia tiene todas las posibilidades de ser la primera en poner en órbita una nave espacial, que estará equipada con una planta de energía nuclear.
Está previsto que en 2019 se cree un modelo de una planta de energía nuclear en hierro para realizar pruebas. Y los primeros vuelos al espacio utilizando una planta de energía de este tipo se llevarán a cabo en la década de 2020. Dmitry Makarov, director del Instituto de Materiales de Reactores (IRM, Región de Sverdlovsk), dijo a los periodistas en abril de 2016 que las primeras pruebas de vuelo de un sistema de propulsión espacial nuclear estaban previstas para la década de 2020. Respondiendo a las preguntas de los periodistas de TASS, señaló que en un futuro cercano se creará un prototipo en tierra de este dispositivo en Rusia, y las primeras pruebas de vuelo en el espacio se llevarán a cabo en la década de 2020. Tal instalación de una clase de megavatios permitirá la formación de potentes motores nucleares eléctricos que pueden acelerar los vehículos interplanetarios a velocidades elevadas. Como parte de este proyecto, Rosatom está creando el corazón de la instalación: un reactor nuclear.
Modelo de una planta de reactor para una planta de energía nuclear de una clase de megavatios
Según Makarov, el IRM completó con éxito las pruebas de elementos conductores de calor (TVEL) para esta instalación, especificando que se probaron elementos combustibles a gran escala, que se planea usar en tales reactores. Makarov no tiene ninguna duda de que, en base a la experiencia y competencia de los institutos Roscosmos y Rosatom, será posible crear un sistema de propulsión de energía nuclear que permitirá a nuestro país llegar no solo a los planetas más cercanos, sino también distantes de nuestro sistema solar. De hecho, se desarrollará una plataforma con la ayuda de la cual será posible implementar programas de investigación serios destinados al estudio del espacio profundo.
El desarrollo de una central nuclear en Rusia tiene los siguientes beneficios prácticos. En primer lugar, se trata de una expansión significativa de las capacidades de Rusia y de la humanidad en general. Las naves espaciales de propulsión nuclear harán realidad los viajes humanos a Marte y otros planetas.
En segundo lugar, tales naves mejorarán significativamente la actividad humana en el espacio cercano a la Tierra, brindando una oportunidad real para comenzar a colonizar la Luna (ya existen proyectos para construir plantas de energía nuclear en el satélite de la Tierra). “Se está considerando el uso de plantas de energía nuclear para grandes sistemas espaciales tripulados, y no para pequeñas naves espaciales que pueden volar en otros tipos de instalaciones que utilizan motores de iones o energía eólica solar. Será posible utilizar sistemas de propulsión de energía nuclear en remolcadores interorbitales reutilizables. Por ejemplo, para mover diversas cargas entre órbitas bajas y altas, para realizar vuelos a asteroides. También será posible enviar una expedición a Marte o crear un remolcador lunar reutilizable”, dice el profesor Oleg Gorshkov. Tales naves pueden cambiar toda la economía de la exploración espacial. Como señalan los especialistas de RSC Energia, un vehículo de lanzamiento de propulsión nuclear podrá reducir el costo de lanzar una carga útil en una órbita circunlunar en más de dos veces en comparación con los cohetes equipados con motores de cohetes de propulsión líquida.
En tercer lugar, este desarrollo son nuevas tecnologías y materiales que seguramente aparecerán durante la implementación del proyecto. Se pueden introducir en otras ramas de la industria rusa: ingeniería mecánica, metalurgia, etc. Este es un proyecto revolucionario que, si se implementa con éxito, puede dar un nuevo impulso a la economía rusa.
