Uzay araştırmaları alanındaki en iddialı Sovyet-Rus projelerinden biri tamamlanmak üzere ve hemen pratik uygulama aşamasına giriyor. Megawatt sınıfında bir nükleer santral kurulmasından bahsediyoruz. Böyle bir motorun yaratılması ve test edilmesi, dünyaya yakın uzayda işlerin durumunu önemli ölçüde değiştirebilir.
Megawatt sınıfı nükleer santral (NPPU), Roscosmos ve Rosatom'un bir parçası olan bir grup Rus girişiminin ortak projesidir. Bu proje megawatt sınıfında bir nükleer santral geliştirmeyi amaçlıyor. Yeni bir uzay aracını TEM (ulaşım ve enerji modülü) çalışma adıyla donatmak için özel olarak tasarlanmıştır. Bir nükleer santral kurma projesi üzerindeki çalışmanın ana yürütücüsü, Federal Devlet Üniter Teşebbüsü "M. V. Keldysh'in adını taşıyan Araştırma Merkezi" (Moskova). İddialı projenin amacı, Rusya'yı son derece verimli ve uzayda etkileyici bir dizi görevi çözebilen uzay amaçlı enerji komplekslerinin oluşturulmasında lider konuma getirmektir. Örneğin, Ay'ın keşfi ve ayrıca güneş sistemimizin uzak gezegenleri, üzerlerinde otomatik üslerin oluşturulması da dahil olmak üzere.
Şu anda, motorlarında sıvı veya katı roket yakıtının yanması nedeniyle harekete geçirilen roketler üzerinde dünyaya yakın uzayda uzay uçuşları gerçekleştirilmektedir. Sıvı roket yakıtı oksitleyici ve yakıt olarak ikiye ayrılır. Bu bileşenler roketin çeşitli tanklarında sıvı haldedir. Bileşenlerin karıştırılması, genellikle enjektörler aracılığıyla yanma odasında zaten gerçekleşir. Basınç, bir yer değiştirme veya turbo pompa sisteminin çalışması nedeniyle oluşturulur. Ek olarak, itici bileşenler roket motoru nozülünü soğutmak için kullanılır. Katı roket yakıtı da yakıt ve oksitleyici olarak ikiye ayrılmaktadır ancak bunlar katıların karışımı şeklindedir.
Geçtiğimiz on yıllar boyunca, bu tür roket yakıtlarını kullanma teknolojisi birçok ülkede en küçük ayrıntısına kadar mükemmelleştirildi. Aynı zamanda, roket bilimcileri, bu tür teknolojilerin daha da geliştirilmesinin sorunlu olduğunu kabul ediyor. Rusya Federal Uzay Ajansı eski başkanı Anatoly Perminov şunları kaydetti: “Kabaca söylemek gerekirse, sıvı veya katı olsun, mevcut roket motorlarından her şey sıkıldı. İtkilerini artırma girişimleri, belirli dürtüler basitçe umutsuz görünüyor. Bu arka plana karşı, diğer teknik çözümler ilgi çekicidir. Örneğin, zaman zaman itme ve spesifik itme artışı sağlayabilen nükleer santraller. Anatoly Perminov, şimdi 1, 5-2 yıl orada uçmanın gerekli olduğu Mars'a bir uçuş örneği verdi. Nükleer tahrik sisteminin kullanılmasıyla uçuş süresi 2-4 aya düşürülebilir.
Bunu dikkate alarak, 2010'dan beri Rusya'da, dünyada benzeri olmayan megawatt sınıfı bir nükleer santrale dayalı bir uzay taşımacılığı ve güç modülü oluşturmak için bir proje uygulanıyor. İlgili sipariş Dmitry Medvedev tarafından imzalandı. Bu projenin 2018 yılına kadar federal bütçeden, Roscosmos ve Rosatom'dan uygulanması için 17 milyar ruble tahsis edilmesi planlandı, bu miktarın 7,2 milyar rublesi devlet kurumu Rosatom'a bir reaktör tesisi oluşturulması için tahsis edildi (Araştırma ve Tasarım Enstitüsü Dollezhal Enerji Teknisyenleri), 4 milyar ruble - bir nükleer güç tahrik sisteminin geliştirilmesi için Keldysh Merkezine, 5,8 milyar ruble - bir ulaşım ve enerji modülü oluşturması beklenen RSC Energia'ya. Proje üzerinde daha fazla çalışma için 2016-2025'teki yeni federal uzay programına uygun olarak, 22 milyar 890 milyon ruble daha tahsis edilmesi öngörüldü.
Tüm bu çalışmalar Rusya'da sıfırdan değil. Uzayda nükleer enerji kullanma olasılığı, 1950'lerin ortalarından beri Keldysh, Kurchatov ve Korolev gibi önde gelen Rus uzmanlar tarafından değerlendirildi. Sadece 1970'den 1988'e kadar Sovyetler Birliği, Topaz ve Buk gibi düşük güçlü nükleer santrallerle donatılmış 30'dan fazla keşif uydusunu uzaya fırlattı. Bu uydular, Dünya Okyanusu'nun tüm su alanı boyunca yüzey hedefleri için tüm hava koşullarına uygun bir gözetleme sistemi oluşturmak ve ayrıca komuta noktalarına veya silah taşıyıcılarına iletim ile hedef ataması yapmak için kullanıldı - Legend deniz alanı keşif ve hedef atama sistemi (1978). Ayrıca, 1960'dan 1980'e kadar olan dönemde, TASS ajansının bildirdiğine göre, ülkemizde Semipalatinsk test sahasında bir nükleer roket motoru geliştirildi ve test edildi.
Nükleer reaktör dönüştürücü "Topaz" (indirgenmiş model)
Uzmanlar, nükleer güç tahrik sistemlerinin aşağıdaki avantajlarını vurgulamaktadır:
- 1, 5 ayda Mars'a uçma ve geri dönüş yeteneği, konvansiyonel roket motorları kullanan bir uçuş, geri dönme olasılığı olmadan 1, 5 yıl kadar sürebilir.
- Dünyaya yakın uzay çalışmalarında yeni fırsatlar.
- Yalnızca hızlanıp belirli bir yörünge boyunca uçabilen kurulumların aksine manevra ve hızlanma yeteneği.
- Yüksek kaynak nedeniyle elde edilen bakım maliyetlerinin düşürülmesi, 10 yıllık işletme mümkündür.
- Büyük yakıt tanklarının olmaması nedeniyle yörüngeye konulan yük kütlesinde önemli bir artış.
20 Temmuz 2014'te, "Nükleer Enerji Tahrik Santrali" (NPP) için RU2522971 numarası altında Rusya Federasyonu'nun bir patenti alındı, yazar akademisyen A. Koroteev. Daha sonra "Devlet Emri - FOR Fair Procurement" sergisinde 2016", Dollezhal'in adını taşıyan JSC "NIKIET", megawatt sınıfındaki bir nükleer santral için bir reaktör tesisi modeli sundu. Ülkemizde geliştirilmekte olan nükleer santralin üç ana unsurdan oluştuğu bilinmektedir: çalışma akışkanı ve türbin jeneratör-kompresör ve ısı eşanjörü-reküperatör gibi yardımcı cihazlara sahip bir reaktör tesisi; bir elektrikli roket tahrik sistemi ve bir radyatör soğutucusu (uzaya ısıyı boşaltmak için bir sistem). İşin ilerlemesi göz önüne alındığında, Rusya Federasyonu'nun bir nükleer santral ile donatılacak bir uzay aracını yörüngeye ilk fırlatan olma şansına sahip olduğu belirtilebilir.
2019 yılına kadar test için demirden bir nükleer santral modelinin oluşturulması planlanmaktadır. Ve böyle bir santral kullanarak uzaya ilk uçuşlar 2020'lerde gerçekleşecek. Reaktör Malzemeleri Enstitüsü (IRM, Sverdlovsk Bölgesi) direktörü Dmitry Makarov, Nisan 2016'da gazetecilere, bir nükleer uzay tahrik sisteminin ilk uçuş testlerinin 2020'ler için planlandığını söyledi. TASS gazetecilerinin sorularını yanıtlayarak, yakın gelecekte Rusya'da bu cihazın yer tabanlı prototip standının oluşturulacağını ve uzayda ilk uçuş testlerinin 2020'lerde gerçekleştirileceğini kaydetti. Böyle bir megawatt sınıfı kurulumu, gezegenler arası araçları ciddi hızlara hızlandırabilen güçlü elektrikli nükleer motorların oluşumuna izin verecektir. Bu projenin bir parçası olarak, Rosatom tesisin kalbini oluşturuyor - bir nükleer reaktör.
Megawatt sınıfı bir nükleer santral için bir reaktör tesisi modeli
Makarov'a göre, IRM bu tesis için ısı ileten elemanların (TVEL) testlerini başarıyla tamamladı ve bu tür reaktörlerde kullanılması planlanan tam ölçekli yakıt elemanlarının test edildiğini belirtti. Makarov, Roscosmos ve Rosatom enstitülerinin deneyim ve yetkinliğine dayanarak, ülkemizin güneş sistemimizin sadece en yakın gezegenlerine değil, aynı zamanda uzak gezegenlerine de ulaşmasını sağlayacak bir nükleer güç tahrik sistemi oluşturmanın mümkün olacağından şüphe duymuyor. Aslında, derin uzayı incelemeyi amaçlayan ciddi araştırma programlarının uygulanmasının mümkün olacağı bir platform geliştirilecektir.
Rusya'da bir nükleer santralin geliştirilmesi aşağıdaki pratik faydalara sahiptir. Birincisi, bu, Rusya'nın ve genel olarak insanlığın yeteneklerinin önemli bir genişlemesidir. Nükleer enerjili uzay aracı, insanların Mars'a ve diğer gezegenlere yaptığı seyahatleri gerçeğe dönüştürecek.
İkincisi, bu tür gemiler, Dünya'ya yakın uzayda insan faaliyetlerini önemli ölçüde artıracak ve Ay'ı kolonileştirmeye başlamak için gerçek bir fırsat verecek (Dünya'nın uydusunda nükleer santraller inşa etmek için şimdiden projeler var). “Nükleer enerji santrallerinin kullanımı, iyon motorları veya güneş rüzgar enerjisi kullanan diğer kurulum türlerinde uçabilen küçük uzay araçları için değil, büyük insanlı uzay sistemleri için düşünülüyor. Yeniden kullanılabilir yörüngeler arası römorkörlerde nükleer güç tahrik sistemlerinin kullanılması mümkün olacaktır. Örneğin, çeşitli kargoları alçak ve yüksek yörüngeler arasında taşımak, asteroitlere uçuş yapmak. Mars'a bir keşif gezisi göndermek veya yeniden kullanılabilir bir ay römorkörü oluşturmak da mümkün olacak”diyor Profesör Oleg Gorshkov. Bu tür gemiler, uzay araştırmalarının tüm ekonomisini değiştirebilir. RSC Energia uzmanlarının belirttiği gibi, nükleer enerjili bir fırlatma aracı, sıvı yakıtlı roket motorlarıyla donatılmış roketlere kıyasla, bir yükü ay yörüngesine fırlatmanın maliyetini iki kattan fazla azaltabilecektir.
Üçüncüsü, bu gelişme, projenin uygulanması sırasında mutlaka ortaya çıkacak yeni teknolojiler ve malzemelerdir. Rus endüstrisinin diğer dallarına dahil edilebilirler - makine mühendisliği, metalurji, vb. Bu, başarılı bir şekilde uygulandığı takdirde Rus ekonomisine yeni bir ivme kazandırabilecek çığır açan bir projedir.
