Krievijā ir sākta megavatu klases atomelektrostacijas attīstība jaunās paaudzes kosmosa tehnoloģijām. Uzdevums ir uzticēts Keldišas pētniecības centram. Centra direktors, Ciolkovska Krievijas Kosmonautikas akadēmijas prezidents Anatolijs KOROTEVS stāsta Interfax-AVN par šī projekta nozīmi Krievijas kosmonautikā un tā nozīmi, raksta Rewer.net.
- Anatolij Sazonovič, atomelektrostacijas attīstība ir kļuvusi par prioritāru mērķi, kura sasniegšanai tiks koncentrēti ievērojami resursi. Vai tas tiešām ir projekts, no kura atkarīga astronautikas nākotne?
- Tieši tā. Redzēsim, ko šodien dara astronautika. Mēs redzēsim tādas jomas kā satelītu sakari, augstas precizitātes kosmosa navigācija, Zemes tālvadība - tas ir, viss, kas saistīts ar informācijas atbalstu. Otrs virziens ir jautājumu risināšana, kas saistīti ar mūsu zināšanu paplašināšanu par kosmosu ārpus zemes tuvumā esošajām robežām. Visbeidzot, kosmonautika gan mūsu valstī, gan citās valstīs strādā, lai atrisinātu noteiktu aizsardzības uzdevumu klāstu. Mūsdienās tie parasti ir trīs uzdevumi kosmosa aktivitātēs. To risināšanai tiek izmantotas laika pārbaudītas, pārbaudītas transporta sistēmas.
Ja paskatāmies, ko rīt gaidām no astronautikas, tad līdz ar jau risināmo uzdevumu klāsta uzlabošanu tiek aktualizēti jautājumi par ražošanas tehnoloģiju attīstību kosmosā. Mēs runājam arī par ekspedīcijām uz Mēnesi un Marsu. Un nevis par ekspedīciju apmeklēšanu, kas bija amerikāņu ekspedīcija uz Mēnesi, bet par ilgu uzturēšanos uz citām planētām, lai jūs varētu veltīt pietiekami daudz laika viņu izpētei.
Turklāt tiek uzdoti jautājumi par iespējamo Zemes elektroapgādi no kosmosa, par cīņu pret asteroīdu-komētas briesmām. Visi šie uzdevumi ir pavisam citādā secībā nekā mūsdienās. Tātad, ja mēs domājam par to, kā šo uzdevumu kompleksu nodrošina transporta un enerģētikas struktūra, mēs redzēsim, ka pastāv nopietna nepieciešamība palielināt mūsu kosmosa kuģu energoapgādi un dzinēju efektivitāti.
Mums šodien ir neekonomiski transportlīdzekļi. Iedomājieties, ka par katrām 100 tonnām, kas izlido no Zemes, 3% labākajā gadījumā pārvēršas lietderīgā kravā. Tas attiecas uz visām mūsdienu raķetēm. Viss pārējais tiek izmests kā sadedzināta degviela.
Attiecībā uz ilgtermiņa uzdevumiem ir ārkārtīgi svarīgi, lai mēs kosmosā pārvietotos pietiekami ekonomiski. Šeit ir īpašas vilces jēdziens, kas raksturo dzinēja efektivitāti. Šī ir tā radītā vilces un masas degvielas patēriņa attiecība. Ja ņemam pirmo vācu FAU-2 raķeti, tad tās īpatnējais vilces spēks vecajās mērvienībās bija 220 sekundes. Mūsdienās labākā dzinējspēka enerģijas sistēma, izmantojot ūdeņradi ar skābekli, dod īpašu vilci līdz 450 sekundēm. Tas ir, 60-70 gadu pasaules labāko prātu darbs ir palielinājis tradicionālo raķešu dzinēju īpatnējo vilci tikai divas reizes.
Vai ir iespējams šo rādītāju palielināt vairākas reizes vai par lielumu? Izrādās, ka ir. Piemēram, izmantojot kodoldzinējus, mēs varētu palielināt īpatnējo vilci līdz aptuveni 900 sekundēm, tas ir, vēl divas reizes. Un paātrināšanai izmantojot jonizētu darba šķidrumu, tie varētu sasniegt vērtības 9000-10000 sekundes, tas ir, tie palielinātu īpatnējo vilci 20 reizes. Un tas jau ir daļēji sasniegts šodien: satelītos ar zemu vilces spēku tiek izmantoti plazmas dzinēji, kas dod konkrētu vilces spēku aptuveni 1600 sekundes. Tomēr šādām ierīcēm joprojām ir nepieciešama pietiekama elektroenerģija. Ja neņem vērā pilnīgi unikālu struktūru - Starptautisko kosmosa staciju, kur elektrības līmenis ir aptuveni 100 kW, tad šodien jaudīgākajiem satelītiem ir tikai 20-30 kW elektroapgādes līmenis. Ir ļoti grūti atrisināt vairākus uzdevumus, ja paliekam šajā līmenī.
- Tas ir, vai jums ir nepieciešams kvalitatīvs lēciens?
- Jā. Astronautika šodien piedzīvo stāvokli, kas ir tuvu tam, kurā aviācija nonāca pēc Otrā pasaules kara, kad kļuva skaidrs, ka ar virzuļdzinējiem vairs nav iespējams palielināt ātrumu, nav iespējams nopietni palielināt diapazonu, un kopumā lai būtu ekonomiski izdevīga aviācija. Tad, kā jūs atceraties, aviācijā notika lēciens, un viņi no virzuļdzinējiem pārgāja uz reaktīvajiem dzinējiem. Aptuveni tāda pati situācija tagad ir kosmosa tehnoloģijās. Mums trūkst izcilības enerģijā, lai risinātu nopietnas problēmas.
Starp citu, tas kļuva skaidrs ne šodien. Jau 60. un 70. gados gan mūsu valstī, gan ASV sākās darbs pie kodolenerģijas izmantošanas kosmosā. Sākotnēji uzdevums bija izveidot raķešu dzinējus, kas degvielas un oksidētāja sadegšanas ķīmiskās enerģijas vietā izmantotu ūdeņraža uzsildīšanu līdz aptuveni 3000 grādu temperatūrai. Bet izrādījās, ka šāds tiešs ceļš joprojām ir neefektīvs. Uz īsu brīdi mēs saņemam lielu vilci, bet tajā pašā laikā mēs izmetam strūklu, kas reaktora neparastas darbības gadījumā var izrādīties radioaktīvi piesārņota.
Neskatoties uz milzīgo darbu apjomu, kas tika veikts 60. un 70. gados PSRS un ASV, ne mēs, ne amerikāņi tajā laikā nespēja izveidot uzticamus darba dzinējus. Viņi strādāja, bet ne daudz, jo ūdeņraža sildīšana līdz 3000 tūkstošiem grādu kodolreaktorā ir nopietns uzdevums.
Dzinēju izmēģinājumos uz zemes bija arī vides problēmas, jo atmosfērā tika izmestas radioaktīvās sprauslas. PSRS šis darbs tika veikts speciāli kodolizmēģinājumiem sagatavotā Semipalatinskas poligonā, kas palika Kazahstānā.
Un tomēr, runājot par kodolenerģijas izmantošanu kosmosa kuģu elektroapgādei, PSRS tajos gados izdarīja ļoti nopietnu soli. Tika izgatavoti 32 satelīti. Izmantojot ierīcēs kodolenerģiju, bija iespējams iegūt elektroenerģiju par kārtu lielāku nekā no saules enerģijas.
Pēc tam PSRS un ASV dažādu iemeslu dēļ kādu laiku pārtrauca šo darbu. Šodien ir skaidrs, ka tie ir jāatjauno. Bet mums šķita nepamatoti atsākt šādu galvu, lai izgatavotu kodoldzinēju, kuram ir iepriekš minētie trūkumi, un mēs ierosinājām pavisam citu pieeju.
- Un kāda ir būtiskā atšķirība starp jauno pieeju?
“Šī pieeja atšķīrās no vecās tādā pašā veidā, ka hibrīdauto atšķiras no parastās automašīnas. Parastā automašīnā dzinējs griež riteņus, savukārt hibrīdautomašīnās elektrība tiek ģenerēta no motora, un šī elektrība griež riteņus. Tas ir, tiek veidota sava veida starpposma elektrostacija.
Tādā pašā veidā mēs esam ierosinājuši shēmu, kurā kosmosa reaktors nesilda no tās izplūstošo strūklu, bet rada elektrību. Karstā gāze no reaktora pagriež turbīnu, turbīna pagriež elektrisko ģeneratoru un kompresoru, kas cirkulē darba šķidrumu slēgtā kontūrā. Ģenerators ģenerē elektroenerģiju plazmas dzinējam, kura īpašā vilce ir 20 reizes lielāka nekā ķīmiskajiem dzinējiem.
Kādas ir šīs pieejas galvenās priekšrocības. Pirmkārt, Semipalatinskas testa vieta nav nepieciešama. Mēs varam veikt visus testus Krievijas teritorijā, neiesaistoties ilgstošās sarežģītās starptautiskās sarunās par kodolenerģijas izmantošanu ārpus valsts. Otrkārt, strūkla, kas iziet no motora, nebūs radioaktīva, jo pilnīgi atšķirīgs darba šķidrums iet caur reaktoru, kas atrodas slēgtā kontūrā. Turklāt šajā shēmā mums nav nepieciešams sildīt ūdeņradi, šeit reaktorā cirkulē inerts darba šķidrums, kas uzsilst līdz 1500 grādiem. Mēs nopietni vienkāršojam savu uzdevumu. Visbeidzot, galu galā mēs paaugstināsim īpatnējo vilci nevis divas reizes, bet 20 reizes, salīdzinot ar ķīmiskiem dzinējiem.
- Vai varat nosaukt projekta laiku?
- Projekts ietver šādus posmus: 2010. gadā - darba sākums; 2012. gadā - projekta projekta pabeigšana un detalizēta darbplūsmas datormodelēšana; 2015. gadā - kodolenerģijas vilces sistēmas izveide; 2018. gadā - transporta moduļa izveide, izmantojot šo vilces sistēmu, lai sagatavotu sistēmu lidojumam tajā pašā gadā.
Starp citu, datormodelēšanas fāze iepriekš nebija raksturīga radītajiem kosmosa tehnoloģiju produktiem, taču šodien tā ir absolūti nepieciešama. Par piemēru jaunākajiem dzinējiem, kas tika izstrādāti Krievijā, Francijā un ASV, kļuva skaidrs, ka klasiskā vecā metode, kad testēšanai tika izgatavots liels skaits prototipu, ir novecojusi.
Mūsdienās, kad datortehnoloģiju iespējas ir ļoti augstas, īpaši, parādoties superdatoriem, mēs varam nodrošināt procesu fizisku un matemātisku modelēšanu, izveidot virtuālu dzinēju, izspēlēt iespējamās situācijas, redzēt, kur ir kļūmes, un tikai pēc tam doties uz izveidot dzinēju, kā saka “aparatūrā”.
Šeit ir labs piemērs. Jūs droši vien esat dzirdējuši par amerikāņiem radīto RD -180 dzinēju Atlas raķetei Energomash Design Bureau. 25-30 eksemplāru vietā, kas parasti tika iztērēti motora pārbaudei, vajadzēja tikai 8, un RD-180 nekavējoties sāka darboties. Tā kā izstrādātāji pacentās to visu “atskaņot” datoros.
- Kāda ir emisijas cena?
- Šodien visam projektam līdz 2018. gadam ieskaitot ir deklarēti 17 miljardi rubļu. Tieši 2010. gadam ir piešķirti 500 miljoni rubļu, tai skaitā 430 miljoni rubļu - Rosatom un 70 miljoni rubļu - Roskosmos.
Protams, mēs gribētu ticēt - ja valsts vadība teiks, ka šī ir prioritāra joma, un nauda ir piešķirta, tad tā tiks dota.
Deklarētā summa ir mazāka, nekā mēs vēlētos, taču, manuprāt, ar to pietiek nākamajiem gadiem un par šo naudu var veikt lielu darbu klāstu.
Mūsu institūts ir iecelts par atomelektrostacijas vadītāju, transporta moduli, visticamāk, izgatavos raķešu un kosmosa korporācija Energia.
Kopumā projekta pamatā ir sadarbība, kas galvenokārt sastāv no Rosatom uzņēmumiem, kuriem vajadzētu izgatavot reaktoru, un Roskosmos, kas ražos turbokompresorus, ģeneratorus un pašus dzinējus.
Protams, darbā tiks izmantots iepriekšējos gados radītais zinātniskais pamats. Piemēram, reaktora izstrādes pamatā ir liels skaits lēmumu, kas iepriekš tika pieņemti par kodoldzinēju. Sadarbība ir tāda pati. Tas ir Podoļskas Zinātniski pētnieciskais tehnoloģiju institūts, Kurčatova centrs, Obninskas Fizikas un enerģētikas institūts. Keldiša centrs, Ķīmijas inženierijas dizaina birojs un Voroņežas Ķīmiskās automatizācijas dizaina birojs ir paveikuši daudz slēgtā ciklā. Mēs pilnībā izmantosim šo pieredzi, veidojot turbokompresoru. Ģeneratoram mēs savienojam Elektromehānikas institūtu, kuram ir pieredze lidojošu ģeneratoru izveidē.
Vārdu sakot, ir ievērojams pamats, darbs nesākas no nulles.
- Vai Krievija šajā darbā var apsteigt citas valstis?
- Es to neizslēdzu. Man bija tikšanās ar NASA vadītāja vietnieku, mēs apspriedām jautājumus, kas saistīti ar atgriešanos darbā kodolenerģijas jomā kosmosā, un viņš teica, ka amerikāņi izrāda lielu interesi par šo jautājumu. Viņaprāt, nevar izslēgt iespēju paātrināt darbu šajā virzienā Rietumos.
Es neizslēdzu, ka Ķīna var atbildēt ar aktīvu rīcību no savas puses, tāpēc mums ir ātri jāstrādā. Un ne tikai tādēļ, lai kādu pakāptu pa priekšu. Mums, pirmkārt, ir ātri jāstrādā, lai topošajā starptautiskajā sadarbībā, kas faktiski tiek veidota šodien, mēs izskatītos cienīgi. Lai viņi mūs aizvestu uz turieni, nevis uzņemtos to cilvēku lomu, kuriem būtu jāveido metāla fermas, bet lai attieksme pret mums būtu tāda, kāda tā bija, piemēram, 90. gados. Tad tika deklasificēts liels darbs pie kodolenerģijas avotiem kosmosā. Kad šie darbi kļuva zināmi amerikāņiem, viņi deva viņiem ļoti augstas atzīmes. Līdz brīdim, kad kopā ar mums tika izstrādātas kopīgas programmas.
Principā ir iespējams, ka atomelektrostacijai būs starptautiska programma, līdzīga notiekošajai sadarbības programmai kontrolētās kodolsintēzes jomā.
- Anatolijs Sazonovičs, 2011. gadā pasaule svinēs pirmā pilotējamā lidojuma kosmosā gadadienu. Tas ir labs iemesls atgādināt par mūsu valsts sasniegumiem kosmosā.
- Es domāju, ka jā. Galu galā tas nebija tikai pirmais pilotētais lidojums kosmosā. Lidojums kļuva iespējams, pateicoties ļoti plašu zinātnisku, tehnisku un medicīnisku jautājumu risināšanai. Pirmo reizi cilvēks lidoja kosmosā un atgriezās uz Zemes, pirmo reizi tika pierādīts, ka termiskās aizsardzības sistēma darbojas normāli. Lidojumam bija milzīga starptautiska ietekme. Neaizmirsīsim, ka ir pagājuši tikai 16 gadi kopš valstij visgrūtākā kara beigām. Un tagad izrādījās, ka valsts, kas zaudējusi vairāk nekā 20 miljonus cilvēku un cietusi milzīgu iznīcību, ir spējīga ne tikai kaut ko darīt pasaules augstākajā līmenī, bet pat uz noteiktu laiku apsteigt visu pasauli. Tā bija ārkārtīgi svarīga demonstrācija, kas cēla valsts autoritāti un tautas lepnumu.
Manā dzīvē bija divi līdzīgi notikumi. Šī ir Uzvaras diena un Jurija Gagarina tikšanās, ko es redzēju personīgi. 1945. gada 9. maijā visa Maskava, sākot no Sarkanā laukuma līdz nomalēm, izgāja svinēt ielās. Tas patiesi bija spontāns impulss, un tas pats iespaidīgais impulss bija 1961. gada aprīlī, kad lidoja Gagarins.
Ir jāstiprina pirmā lidojuma pusgadsimta gadadienas starptautiskā nozīme. Jāuzsver un jāatgādina sabiedrībai par mūsu valsts lomu kosmosa izpētē. Diemžēl pēdējo 20 gadu laikā mēs to nedarām ļoti bieži. Atverot internetu, jūs redzēsiet milzīgu materiālu, kas saistīts, piemēram, ar amerikāņu ekspedīciju uz Mēnesi, taču nav pārāk daudz materiālu, kas saistīts ar Gagarina lidojumu. Ja jūs runājat ar pašreizējiem skolēniem, es nezinu, kura vārdu viņi zina labāk - Armstrongu vai Gagarinu. Tāpēc es uzskatu par absolūti pareizu pieņemt lēmumu svinēt pirmā pilotējamā kosmosa lidojuma 50. gadadienu valsts līmenī un piešķirt tai starptautisku skanējumu.
Ciolkovskas Krievijas Kosmonautikas akadēmija par šo notikumu izsniegs medaļu, kuru piešķirs cilvēkiem, kuri bija iesaistīti pirmajā lidojumā vai sniedza pietiekamu ieguldījumu astronautikas attīstībā. Turklāt mēs gatavojamies rīkot plašu starptautisku konferenci, kurā ar ārvalstu un Krievijas partneriem plānots apspriest tās pilotējamās kosmosa izpētes iezīmes, kas raksturīgas pašreizējam posmam. Šeit ir daudz sarežģītu jautājumu.
Ja šodien mēs apstādinām simts cilvēku uz ielas un jautājam, kurš no kosmonautiem šobrīd lido kosmosā, nedod Dievs, ja mums atbild trīs vai četri cilvēki, un es par to neesmu pārliecināts. Un, ja uzdodam jautājumu, ko astronauti dara stacijā, tad vēl mazāk. Es domāju, ka patiesas kosmosa dzīves, apkalpotu lidojumu veicināšana ir ārkārtīgi svarīga, un tas netiek darīts pietiekami. Televīzijā ir daudz stulbu materiālu, kad kāds tikās ar citplanētiešiem vai kā citplanētieši kādu aizveda.
Es atkārtoju, pirmā pilotējamā kosmosa lidojuma piecdesmitā gadadiena ir patiesi laikmetu veidojošs notikums, tas ir jāsvin viscienīgākajā veidā gan mūsu valsts, gan starptautiskā līmenī. Un, protams, mūsu institūts tajā tieši piedalīsies, tas, kurš bija saistīts ar šo lidojumu un piedalījās tajā. Vairāki mūsu tā laika darbinieki saņēma valsts apbalvojumus, jo īpaši par lidojuma problēmu risināšanu. Piemēram, toreizējā institūta direktora vietnieks akadēmiķis Georgijs Petrovs saņēma sociālistiskā darba varoņa titulu par kuģa termiskās aizsardzības metožu izstrādi nolaišanās laikā no orbītas. Protams, mēs centīsimies cienīgi atzīmēt šo notikumu.
