Недавно исполнительный директор «Роскосмоса» по перспективным программам и науке Александр Блошенко рассказал о первой миссии ядерного буксира «Зевс», проект которого разрабатывается с 2009 года. Сначала аппарат облетит Луну, потом отправится к Венере, где оставит на орбите несколько спутников, после чего устремится к Юпитеру. Там «Зевс» с помощью установленного оборудования будет искать жизнь на спутниках гигантской планеты. Когда будет осуществлена эта миссия? В том же интервью утверждается, что в 2030 году. Впрочем, как это и всегда бывает в масштабных космических проектах, по первоначальным планам «Зевс» уже должен быть готов. Посмотрим, что это за проект и с какими сложностями столкнулись инженеры.
А вместо сердца ядерный мотор
Основой «Зевса» — разработкой, без которой проект не сможет существовать, — является ядерная энергодвигательная установка мегаваттного класса (ЯЭДУ). Не нужно путать ее с ядерным ракетным двигателем — это другое. В проекте для «Зевса» ядерный реактор дает энергию для работы электрического ракетного двигателя — например ионного.
Возглавили разработку ЯЭДУ Научно-исследовательский и конструкторский институт энерготехники имени Доллежаля (входящий в Росатом) и Исследовательский центр имени Келдыша (от Роскосмоса). Первый проектировал реактор, а второй — собственно двигательную установку.
ЯЭДУ состоит их трех основных частей: реакторной установки, электроракетного двигателя и холодильники-излучателя. Сам реактор должен быть очень компактным, потому что его нужно «упаковать» в ракету, а места там не слишком много. Поэтому в качестве топлива выбрали диоксид или карбонитрид урана высокого обогащения. Другая проблема, решить которую нужно инженерам, — это высокая температура, более чем на тысячу градусов превышающая температуру в «земных» реакторах. Так что для конструкционных элементов установки выбрали монокристаллический сплав тугоплавких металлов на основе молибдена. В качестве рабочего тела — теплоносителя, который нагревается до высокой температуры и вращающий турбину для выработки электроэнергии, — выбрали гелий-ксеноновую смесь.
Наконец, для отвода тепловой энергии предназначен третий структурный элемент ЯУЭД — холодильник-излучатель, поскольку в космическом пространстве отвод тепла без выброса массы возможен только электромагнитным излучением. И это еще одна непростая задача, ведь холодильники-излучатели — одни из самых массивных и громоздких элементов конструкции.
В общем, ЯУЭД — непростая инженерная и финансовая задача. Впрочем, эти недостатки компенсируются возможностью долететь, например, до Марса всего за 1,5 месяца.
«Нуклон» на четыре миллиарда
ЯУЭД — составная часть проекта «Нуклон» по проектированию космического комплекса с транспортно-энергетическим модулем (ТЭМ, собственно, «Зевс»). Контракт на разработку проекта Роскосмос заключил с конструкторским бюро «Арсенал». Работы стоимостью более четырех миллиардов рублей включают создание ядерной установки и двигателя, летные испытания «Зевса», космический полет.
Сам комплекс включает в себя орбитальный аппарат (состоит из ТЭМ и модуля полезной нагрузки), технического комплекса на космодроме «Восточный», центра управления и средств для вывода на орбиту. Собирать орбитальный аппарат будут прямо в космосе — для этого с «Восточного» нужно будет произвести как минимум два запуска. Вначале носитель «Ангара» выведет на низкую околоземную орбиту ТЭМ. Чтобы исключить падение радиоактивных обломков на Землю, если что-нибудь пойдет не так, высота орбиты составит не менее 900 километров. Второй запуск доставит на орбиту модуль полезной нагрузки, который пристыкуется к ТЭМ.
«Зевс» двойного назначения
«Зевс» — описанный выше транспортно-энергетический модуль — фактически является космическим буксиром, который предназначен для транспортировки любых грузов. Основная его идея в том, чтобы перевозить полезную нагрузку между объектами солнечной системы быстрее и дешевле, чем это возможно сейчас. На сегодняшний день любой межпланетный космический аппарат запускается с Земли ракетой-носителем, которая и обеспечивает его разгон. Далее аппарат может применить собственные двигатели, но они очень маломощные и нужно для маневрирования и торможения. Если стоит задача достичь далеких объектов, то применяют гравитационные маневры: ускорение космических аппаратов за счет гравитационного воздействия массивных тел. Например, межпланетная станция сначала летит к Солнцу, разгоняется за счет его гравитационного воздействия и отправляется к Юпитеру. «Зевс» должен упростить эту задачу. Кроме того, он может совершать несколько рейсов за период эксплуатации — и это открывает возможности для освоения, по крайней мере, Луны, а в обозримом будущем — и Марса. Это позволит решить вопрос снабжения потенциальных внеземных поселений — один из самых проблемных.
Но просто перевозка — это еще не всё, на что способен «Зевс». Заявляется, что ТЭМ также можно будет использовать для борьбы с космическим мусором, защиты Земли от астероидов, создания космических электростанций, связи, навигации и дистанционного зондирования Земли. Также есть информация, что КБ «Арсенал» как минимум изучало возможность военного использования «Зевса». Под «военным использованием» имеется в виду выведение из строя систем разведки, связи и навигации электромагнитным излучением; размещение лазерного вооружения; слежение с орбиты за воздушными целями и помощь системам ПВО.
«Зевс» — очень амбициозный проект, который безусловно выведет Россию в лидеры по освоению космического пространства. Однако существует он пока что в виде отдельных разработок, прототипов и, по словам Дмитрия Рогозина (видео), некоторых элементов, которые «уже в железе, уже существуют».
В 2020 году первый заместитель генерального директора Роскосмоса Юрий Урличич заявлял, что к 2025 году построят опытные образцы ЯЭДУ, испытания которых завершат к 2030 году. Также в 2025–2030 годах планируются испытания ионных двигателей для «Зевса». Летные испытания должны пройти в 2030-х. Сложно сказать, получится ли воплотить такой сложный проект в заявленные сроки. В том же 2020-м сообщалось, что работа над буксиром остановлена, а контракт с центром имени Келдыша расторгнут. Впрочем, впоследствии Дмитрий Рогозин опроверг это сообщение и заявил, что работы над «Зевсом» ведутся, но не афишируются. Через десять лет «Зевс» будет бороздить просторы вселенной, но об этом никому не расскажут?