Четверг, 2 февраля, 2023

Тянем-потянем: что известно о ядерном буксире «Зевс»

Время на чтение 6 мин.

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.

Тянем-потянем: что известно о ядерном буксире «Зевс»
Схема ЯЭДУ (увеличивается по клику). Изображение: «Роскосмос» / Википедия

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?


Другие статьи

Оставьте ответ

Пожалуйста, введите свой комментарий!
Пожалуйста, введите ваше имя здесь

Enter Captcha Here : *

Reload Image