Un dels projectes soviètics-russos més ambiciosos en el camp de l’exploració espacial està a punt de finalitzar-se i entra en la fase d’implementació pràctica immediata. Estem parlant de la creació d’una central nuclear d’una classe de megawatts. La creació i la prova d’aquest motor poden canviar significativament l’estat de les coses a l’espai proper a la terra.
La central nuclear de classe megawatt (NPPU) és un projecte conjunt d’un grup d’empreses russes que formen part de Roscosmos i Rosatom. Aquest projecte té com a objectiu desenvolupar una central nuclear de classe megawatt. Està dissenyat específicament per equipar una nova nau espacial amb el nom de treball TEM (mòdul de transport i energia). El principal executor dels treballs del projecte de creació d'una central nuclear és el "Centre de Recerca de l'Empresa Unitària Estatal Federal" que porta el nom de M. V. Keldysh (Moscou). L’objectiu de l’ambiciós projecte és portar Rússia a una posició de lideratge en la creació de complexos energètics amb finalitats espacials, que són altament eficients i capaços de resoldre una impressionant gamma de tasques a l’espai exterior. Per exemple, l’exploració de la Lluna, així com de planetes llunyans del nostre sistema solar, inclosa la creació de bases automàtiques sobre ells.
Actualment, els vols espacials a l’espai proper a la terra es duen a terme en coets, que es posen en marxa a causa de la combustió de combustible de coets líquid o sòlid als seus motors. El combustible de coets líquid es divideix en un oxidant i un combustible. Aquests components es troben en els diferents tancs del coet en estat líquid. La mescla dels components té lloc ja a la cambra de combustió, normalment mitjançant injectors. La pressió es crea a causa del treball d’un sistema de cilindrada o turbobomba. A més, els components del propulsor s’utilitzen per refredar el broquet del motor de coets. El combustible coet sòlid també es divideix en combustible i oxidant, però es presenta en forma de barreja de sòlids.
Durant les darreres dècades, la tecnologia d’ús d’aquest tipus de combustible per a coets s’ha perfeccionat fins al més mínim detall en molts països. Al mateix temps, els mateixos científics coets admeten que el desenvolupament posterior d’aquestes tecnologies és problemàtic. L'excap de l'Agència Espacial Federal Russa, Anatoly Perminov, va assenyalar: "A grans trets, tot s'ha extret dels motors coets existents, ja siguin líquids o sòlids. Els intents d’augmentar el seu impuls, l’impuls específic, semblen ser simplement desesperants ". En aquest context, són interessants altres solucions tècniques. Per exemple, les centrals nuclears, que poden proporcionar de vegades un augment de l’empenta i de l’impuls específic. Anatoly Perminov va donar un exemple de vol a Mart, al qual ara és necessari volar 1, 5-2 anys allà i enrere. Amb l’ús d’un sistema de propulsió nuclear, el temps de vol es podria reduir a 2-4 mesos.
Tenint en compte això, a Rússia, des del 2010 s’està implementant un projecte per crear un mòdul de transport i energia espacial basat en una central nuclear de classe megawatt que no té anàlegs al món. L'ordre corresponent va ser signada per Dmitry Medvedev. Per a la implementació d’aquest projecte fins al 2018 a partir del pressupost federal, Roscosmos i Rosatom, es preveia assignar 17.000 milions de rubles, 7.200 milions de rubles d’aquesta quantitat es van destinar a la corporació estatal Rosatom per a la creació d’una instal·lació de reactors (Investigació i l’Institut de Disseny Dollezhal Energy Technicians), 4.000 milions de rubles - al Centre Keldysh per al desenvolupament d’un sistema de propulsió d’energia nuclear, 5.800 milions de rubles - a RSC Energia, que suposadament creava un mòdul de transport i energia. D'acord amb el nou programa espacial federal del 2016-2025 per a la realització de nous treballs en el projecte, es preveia assignar 22.000 milions més de 890 milions de rubles.
Tots aquests treballs es duen a terme a Rússia no des de zero. La possibilitat d’utilitzar l’energia nuclear a l’espai ha estat considerada des de mitjans dels anys cinquanta per destacats especialistes russos com Keldysh, Kurchatov i Korolev. Només del 1970 al 1988, la Unió Soviètica va llançar a l’espai més de 30 satèl·lits de reconeixement equipats amb centrals nuclears de baixa potència com Topaz i Buk. Aquests satèl·lits es van utilitzar per crear un sistema de vigilància de tot el temps per a objectius superficials a tota la zona d'aigua de l'Oceà Mundial, així com per emetre designació d'objectius amb transmissió a llocs de comandament o portadors d'armes: el reconeixement i objectiu de l'espai marí Legend sistema de designació (1978). A més, en el període comprès entre 1960 i 1980, es va desenvolupar i provar un motor coet nuclear al nostre país al lloc de proves de Semipalatinsk, va informar l’agència TASS.
Convertidor de reactors nuclears "Topazi" (model reduït)
Els experts destaquen els següents avantatges dels sistemes de propulsió d'energia nuclear:
- La possibilitat de volar a Mart en 1, 5 mesos i tornar de tornada, mentre que un vol amb motors coets convencionals pot trigar fins a 1, 5 anys sense la possibilitat de tornar de tornada.
- Noves oportunitats en l’estudi de l’espai proper a la terra.
- Capacitat de maniobra i acceleració, en contrast amb les instal·lacions que només poden accelerar i volar al llarg d’una trajectòria determinada.
- Reduir els costos de manteniment, cosa que s’aconsegueix gràcies a un alt recurs, que és possible durant 10 anys.
- Un augment significatiu de la massa de càrrega útil posada en òrbita a causa de l'absència de grans dipòsits de combustible.
El 20 de juliol de 2014 es va rebre una patent de la Federació de Rússia amb el número RU2522971 per a la "planta de propulsió d'energia nuclear" (NPP), l'autor és l'acadèmic A. Koroteev. Més tard, a l'exposició "State Order - FOR Fair Procurement" 2016 ", JSC" NIKIET ", que porta el nom de Dollezhal, va presentar un model de planta de reactors per a una central nuclear d'una classe de megawatts. Se sap que la central nuclear que s’està desenvolupant al nostre país consta de tres elements principals: una planta de reactors amb un fluid de treball i dispositius auxiliars, com ara un generador de turbina-compressor i un intercanviador de calor-recuperador; un sistema de propulsió de coets elèctrics i un refrigerador per radiador (un sistema per abocar la calor a l’espai). Tenint en compte el progrés dels treballs, es pot observar que la Federació de Rússia té totes les possibilitats de ser la primera a llançar una nau espacial en òrbita, que estarà equipada amb una central nuclear.
Està previst que el 2019 es creï un model de central nuclear en ferro per fer proves. I els primers vols a l’espai que fan servir aquesta central elèctrica tindran lloc a la dècada del 2020. Dmitry Makarov, director de l'Institut de Materials de Reactors (IRM, regió de Sverdlovsk), va dir als periodistes l'abril del 2016 que les primeres proves de vol d'un sistema de propulsió espacial nuclear estaven previstes per als anys 2020. En resposta a les preguntes dels periodistes de TASS, va assenyalar que en un futur pròxim es crearà un prototipus de terra d’aquest dispositiu a Rússia i que les primeres proves de vol a l’espai tindran lloc als anys 2020. Aquesta instal·lació d’una classe de megawatt permetrà la formació de motors nuclears elèctrics potents que puguin accelerar els vehicles interplanetaris a velocitats greus. Com a part d’aquest projecte, Rosatom està creant el cor de la instal·lació: un reactor nuclear.
Model d'una planta de reactors per a una central nuclear d'una classe de megawatts
Segons Makarov, l'IRM va completar amb èxit les proves dels elements conductors de calor (TVEL) per a aquesta instal·lació, especificant que es van provar els elements de combustible a gran escala, que es preveu utilitzar en aquests reactors. Makarov no té cap dubte que, basat en l’experiència i la competència dels instituts Roscosmos i Rosatom, serà possible crear un sistema de propulsió d’energia nuclear que permeti al nostre país arribar no només als planetes més propers, sinó també als distants del nostre sistema solar. De fet, es desenvoluparà una plataforma amb l’ajut de la qual serà possible implementar programes de recerca seriosos destinats a estudiar l’espai profund.
El desenvolupament d’una central nuclear a Rússia té els següents avantatges pràctics. En primer lloc, es tracta d’una expansió significativa de les capacitats de Rússia i de la humanitat en general. Les naus espacials amb energia nuclear faran que els viatges humans a Mart i altres planetes siguin una realitat.
En segon lloc, aquests vaixells milloraran significativament l’activitat humana a l’espai proper a la Terra, donant una oportunitat real de començar a colonitzar la Lluna (ja hi ha projectes per construir centrals nuclears al satèl·lit de la Terra). “S'està considerant l'ús de centrals nuclears per a sistemes espacials tripulats de grans dimensions, i no per a petites naus espacials que puguin volar sobre altres tipus d'instal·lacions mitjançant motors iònics o energia eòlica solar. Es podran utilitzar sistemes de propulsió d’energia nuclear en remolcadors interorbitals reutilitzables. Per exemple, per moure diverses càrregues entre òrbites baixes i altes, realitzar vols a asteroides. També serà possible enviar una expedició a Mart o crear un remolcador lunar reutilitzable , diu el professor Oleg Gorshkov. Aquests vaixells són capaços de canviar tota l'economia de l'exploració espacial. Com assenyalen els especialistes de RSC Energia, un vehicle de llançament amb energia nuclear podrà reduir el cost de llançar una càrrega útil en una òrbita circumlunar més de dues vegades en comparació amb els coets equipats amb motors de coet de combustible líquid.
En tercer lloc, aquest desenvolupament són noves tecnologies i materials que segurament apareixeran durant la implementació del projecte. Es poden introduir en altres branques de la indústria russa: enginyeria mecànica, metal·lúrgia, etc. Es tracta d’un projecte avançat que, si s’executa amb èxit, pot donar un nou impuls a l’economia russa.
