Rusya'da yeni neslin uzay teknolojisi için megawatt sınıfı bir nükleer santralin geliştirilmesine başlandı. Görev Keldysh Araştırma Merkezi'ne verildi. Rewer.net, Merkez Direktörü ve Tsiolkovsky Rus Kozmonot Akademisi Başkanı Anatoly KOROTEEV'in Interfax-AVN'ye bu projenin Rus kozmonotiği için önemini ve önemini anlattığını yazıyor.
- Anatoly Sazonovich, bir nükleer santralin geliştirilmesi, başarılması için önemli kaynakların yoğunlaşacağı öncelikli bir hedef haline geldi. Bu gerçekten astronotiğin geleceğinin bağlı olduğu bir proje mi?
- Aynen öyle. Bakalım astronotiğin bugün ne yaptığına bakalım. Uydu iletişimi, yüksek hassasiyetli uzay navigasyonu, Dünya'nın uzaktan algılanması gibi alanları - yani bilgi desteği ile ilgili her şeyi göreceğiz. İkinci yön, uzay bilgimizin dünyaya yakın uzayın sınırlarının ötesine genişlemesiyle ilgili sorunların çözümüdür. Son olarak, hem ülkemizde hem de diğer ülkelerde kozmonot, belirli bir dizi savunma görevini çözmek için çalışıyor. Bunlar, günümüzde uzay faaliyetlerinde geleneksel olarak üç grup görevdir. Bunları çözmek için zaman içinde kendini kanıtlamış taşıma sistemleri kullanılmaktadır.
Yarın astronottan ne beklediğimize bakarsak, o zaman halihazırda çözülmekte olan görev yelpazesinin iyileştirilmesiyle birlikte, uzayda üretim teknolojilerinin geliştirilmesi sorunları gündeme geliyor. Ayrıca Ay ve Mars'a yapılan seferlerden bahsediyoruz. Ve Amerika'nın aya yaptığı keşif gezilerini ziyaret etmekle değil, diğer gezegenlerde uzun süre kalmakla ilgili, böylece çalışmalarına yeterli zaman ayırabilirsiniz.
Ek olarak, Dünya'nın uzaydan olası güç kaynağı, asteroit-kuyruklu yıldız tehlikesine karşı mücadele hakkında sorular soruluyor. Bütün bu görevler, bugünün görevlerinden tamamen farklı bir düzendedir. Dolayısıyla, bu görev kompleksinin ulaşım ve enerji yapısı tarafından nasıl sağlandığını düşünürsek, uzay aracımızın enerji arzını ve motorlarının verimliliğini artırmaya ciddi bir ihtiyaç olduğunu görürüz.
Bugün ekonomik olmayan araçlarımız var. Dünyadan uçan her 100 ton için en iyi ihtimalle %3'ünün bir yüke dönüştüğünü hayal edin. Bu, tüm modern roketler içindir. Geri kalan her şey yanmış yakıt olarak atılır.
Uzun vadeli görevlerle ilgili olarak, uzayda yeterince ekonomik hareket etmemiz son derece önemlidir. Burada motorun verimliliğini karakterize eden belirli bir itme kavramı var. Bu, yarattığı itmenin kütle yakıt tüketimine oranıdır. İlk Alman FAU-2 roketini alırsak, eski ölçü birimlerindeki özel itişi 220 saniyeydi. Günümüzde oksijen ile hidrojen kullanan en iyi tahrik-enerji sistemi, 450 saniyeye kadar belirli bir itme gücü sağlar. Yani, dünyanın en iyi beyinlerinin 60-70 yıllık çalışmaları, geleneksel roket motorlarının özgül itiş gücünü yalnızca iki kat artırdı.
Bu göstergeyi birkaç kez veya büyüklük sırasına göre artırmak mümkün müdür? Orada olduğu ortaya çıkıyor. Örneğin, nükleer motorları kullanarak, özgül itmeyi yaklaşık 900 saniyeye, yani iki kat daha artırabiliriz. Ve hızlanma için iyonize bir çalışma sıvısı kullanarak 9000-10000 saniye değerlerine ulaşabiliyorlardı, yani özgül itmeyi 20 kat artırıyorlardı. Ve bu bugün zaten kısmen başarıldı: düşük itişli uydularda, 1600 saniyelik belirli bir itme gücü veren plazma motorları kullanılıyor. Bununla birlikte, bu tür cihazların hala yeterli elektrik gücüne ihtiyacı vardır. Tamamen benzersiz bir yapıyı hesaba katmazsanız - elektrik seviyesinin yaklaşık 100 kW olduğu Uluslararası Uzay İstasyonu, o zaman bugün en güçlü uyduların elektrik arz seviyesi sadece 20-30 kW. Bu seviyede kalırsak bir takım görevleri çözmek çok zordur.
- Yani, niteliksel bir sıçramaya mı ihtiyacınız var?
- Evet. Bugün astronot, havacılığın İkinci Dünya Savaşı'ndan sonra kendini bulduğu duruma yakın bir durum yaşıyor, pistonlu motorlarla hızı arttırmanın artık mümkün olmadığı, menzili ciddi şekilde arttırmanın imkansız olduğu ve genel olarak ekonomik olarak karlı havacılığa sahip olmak. Sonra hatırladığınız gibi havacılıkta bir sıçrama oldu ve pistonlu motorlardan jet motorlarına geçtiler. Kabaca aynı durum şimdi uzay teknolojisinde de var. Ciddi zorlukların üstesinden gelmek için enerji mükemmelliğine sahip değiliz.
Bu arada, bugün değil belli oldu. Zaten 60'lı ve 70'li yıllarda, hem ülkemizde hem de Amerika Birleşik Devletleri'nde nükleer enerjinin uzayda kullanılması konusunda çalışmalar başladı. Başlangıçta, görev, yakıtın ve oksitleyicinin yanmasının kimyasal enerjisi yerine, hidrojenin yaklaşık 3000 derecelik bir sıcaklığa ısıtılmasını kullanacak roket motorları oluşturmak için belirlendi. Ancak böyle doğrudan bir yolun hala etkisiz olduğu ortaya çıktı. Kısa bir süre için yüksek bir itme alıyoruz, ancak aynı zamanda reaktörün anormal çalışması durumunda radyoaktif olarak kirlenebilecek bir jet atıyoruz.
60'lı ve 70'li yıllarda SSCB ve ABD'de yapılan büyük miktarda çalışmaya rağmen, o zamanlar ne biz ne de Amerikalılar güvenilir çalışan motorlar yaratamadık. Çalıştılar, ama fazla değil, çünkü bir nükleer reaktörde hidrojeni 3000 bin dereceye kadar ısıtmak ciddi bir iştir.
Radyoaktif jetler atmosfere atıldığı için motorların yer testleri sırasında da çevre sorunları yaşandı. SSCB'de bu çalışma, Kazakistan'da kalan nükleer testler için özel olarak hazırlanmış Semipalatinsk test sahasında gerçekleştirildi.
Ve yine de, uzay aracının güç kaynağı için nükleer enerji kullanımı açısından, SSCB o yıllarda çok ciddi bir adım attı. 32 uydu üretildi. Cihazlarda nükleer enerjinin kullanılmasıyla, güneş enerjisinden daha büyük bir mertebede elektrik enerjisi elde etmek mümkün oldu.
Daha sonra SSCB ve ABD çeşitli nedenlerle bu çalışmayı bir süreliğine durdurdu. Bugün bunların yenilenmesi gerektiği açıktır. Ancak yukarıda bahsedilen dezavantajlara sahip bir nükleer motor yapmak için bu kadar kafa kafaya bir şekilde devam etmek bize mantıksız geldi ve tamamen farklı bir yaklaşım önerdik.
- Ve yeni yaklaşım arasındaki temel fark nedir?
“Bu yaklaşım eskisinden farklıydı, tıpkı bir hibrit otomobilin geleneksel bir otomobilden farklı olması gibi. Konvansiyonel bir otomobilde motor tekerlekleri döndürürken, hibrit otomobillerde motordan elektrik üretilir ve bu elektrik tekerlekleri döndürür. Yani bir nevi ara enerji santrali oluşturuluyor.
Aynı şekilde, bir uzay reaktörünün kendisinden çıkan jeti ısıtmadığı, elektrik ürettiği bir şema önerdik. Reaktörden çıkan sıcak gaz türbini, türbin elektrik jeneratörünü ve çalışma sıvısını kapalı bir döngüde dolaştıran kompresörü döndürür. Jeneratör, kimyasal motorlardan 20 kat daha yüksek belirli bir itiş gücüne sahip bir plazma motoru için elektrik üretir.
Bu yaklaşımın temel avantajları nelerdir. İlk olarak, Semipalatinsk test sitesine gerek yoktur. Devlet dışında nükleer enerji kullanımına ilişkin uzun ve zorlu uluslararası müzakerelere girmeden Rusya topraklarında tüm testleri gerçekleştirebiliriz. İkincisi, kapalı bir döngüde bulunan reaktörden tamamen farklı bir çalışma sıvısı geçtiği için motordan çıkan jet radyoaktif olmayacaktır. Ek olarak, bu şemada hidrojeni ısıtmamız gerekmiyor, burada reaktörde 1500 dereceye kadar ısınan inert bir çalışma sıvısı dolaşıyor. Görevimizi ciddi şekilde basitleştiriyoruz. Son olarak, belirli itkiyi kimyasal motorlara kıyasla iki kez değil, 20 kat artıracağız.
- Projenin zamanlamasını söyleyebilir misiniz?
- Proje aşağıdaki aşamaları içermektedir: 2010 yılında - işin başlangıcı; 2012'de - taslak tasarımın tamamlanması ve iş akışının ayrıntılı bilgisayar modellemesi; 2015'te - bir nükleer güç tahrik sisteminin oluşturulması; 2018'de - sistemi aynı yıl uçuşa hazırlamak için bu tahrik sistemini kullanan bir taşıma modülünün oluşturulması.
Bu arada, bilgisayar modelleme aşaması, yaratılan uzay teknolojisi ürünleri için daha önce tipik değildi, ancak bugün kesinlikle gerekli. Rusya, Fransa ve ABD'de geliştirilen en son motorlar örneğinde, test için çok sayıda prototip yapıldığında klasik eski yöntemin modası geçmiş olduğu ortaya çıktı.
Bilgisayar teknolojisinin yeteneklerinin çok yüksek olduğu günümüzde, özellikle süper bilgisayarların ortaya çıkmasıyla, süreçlerin fiziksel ve matematiksel modellemesini sağlayabilir, sanal bir motor oluşturabilir, olası durumları oynayabilir, tuzakların nerede olduğunu görebilir ve ancak bundan sonra gidebiliriz. “donanımda” dedikleri gibi bir motor oluşturun.
İşte iyi bir örnek. Energomash Tasarım Bürosunda Amerikalılar için yaratılan Atlas roketi için RD - 180 motorunu muhtemelen duymuşsunuzdur. Genellikle motoru test etmek için harcanan 25-30 kopya yerine, sadece 8 aldı ve RD-180 hemen hayata geçti. Çünkü geliştiriciler tüm bunları bilgisayarlarda “oynatma” zahmetine girdi.
- Sorunun fiyatı nedir?
- Bugün, 2018 dahil tüm proje için 17 milyar ruble beyan edildi. Doğrudan 2010 için, 430 milyon ruble - Rosatom için ve 70 milyon ruble - Roskosmos için olmak üzere 500 milyon ruble tahsis edildi.
Tabii ki, ülkenin liderliği bunun öncelikli bir alan olduğunu söylerse ve para tahsis edildiyse, o zaman verileceğine inanmak isteriz.
Beyan edilen miktar istediğimizden az ama bence önümüzdeki yıllar için bu kadarı yeterli ve bu parayla çok geniş bir yelpazede işler yapılabilir.
Enstitümüz nükleer santralin başına atandı, nakliye modülü büyük olasılıkla Energia Roket ve Uzay Şirketi tarafından yapılacak.
Genel olarak proje, esas olarak reaktörü yapması gereken Rosatom ve turbo kompresörleri, jeneratörleri ve motorları kendileri üretecek olan Roskosmos işletmelerinden oluşan işbirliğine dayanmaktadır.
Elbette eser, önceki yıllarda oluşturulan bilimsel zemini kullanacaktır. Örneğin, bir reaktörün geliştirilmesi, daha önce bir nükleer motor üzerinde verilmiş çok sayıda karara dayanmaktadır. İşbirliği aynıdır. Bu Podolsk Bilimsel Araştırma Teknolojik Enstitüsü, Kurchatov Merkezi, Obninsk Fizik ve Güç Mühendisliği Enstitüsü. Keldysh Center, Kimya Mühendisliği Tasarım Bürosu ve Kimyasal Otomasyon için Voronezh Tasarım Bürosu kapalı bir döngüde çok şey yaptı. Bir turboşarj oluştururken bu deneyimden tam olarak yararlanacağız. Jeneratör için, uçan jeneratörler oluşturma konusunda deneyime sahip Elektromekanik Enstitüsü'nü bağlarız.
Tek kelimeyle, ciddi bir altyapı var, iş sıfırdan başlamıyor.
- Rusya bu işte diğer ülkelerin önüne geçebilir mi?
- Bunu dışlamıyorum. NASA başkan yardımcısı ile bir görüşmem oldu, uzayda nükleer enerjiye dönüşle ilgili konuları görüştük ve Amerikalıların bu konuya büyük ilgi gösterdiğini söyledi. Ona göre, Batı'da bu yönde çalışmaların hızlandırılması olasılığı göz ardı edilemez.
Çin'in kendi adına aktif eylemlerle yanıt verebileceğini dışlamıyorum, bu yüzden hızlı çalışmamız gerekiyor. Ve sadece birinin önünde yarım adım ilerlemek için değil. Her şeyden önce hızlı çalışmamız gerekiyor, böylece ortaya çıkan uluslararası işbirliğinde ve fiili olarak bugün şekilleniyor, değerli görünüyoruz. Bizi oraya götürsünler ve metal çiftlikleri yapması gereken kişilerin rolünü üstlenmesinler, ancak bize karşı tavırları örneğin 90'larda olduğu gibi aynı olsun diye. Daha sonra uzaydaki nükleer kaynaklarla ilgili büyük bir çalışma grubu kaldırıldı. Bu eserler Amerikalılar tarafından tanındığında, onlara çok yüksek notlar verdiler. Bizimle ortak programlar hazırlanana kadar.
Prensipte, kontrollü termonükleer füzyon konusunda devam eden işbirliği programına benzer bir nükleer santral için uluslararası bir programın olması mümkündür.
- Anatoly Sazonovich, 2011 yılında dünya uzaya ilk insanlı uçuşun yıldönümünü kutlayacak. Bu, ülkemizin uzaydaki başarılarını hatırlatmak için iyi bir neden.
- Bence evet. Ne de olsa, uzaya yapılan ilk insanlı uçuş değildi. Çok geniş bir yelpazedeki bilimsel, teknik ve tıbbi sorunların çözümü sayesinde uçuş mümkün oldu. İlk kez bir insan uzaya uçtu ve Dünya'ya döndü, ilk kez termal koruma sisteminin normal çalıştığı kanıtlandı. Uçuş büyük bir uluslararası etki yarattı. Unutmayalım ki ülke için en zor savaşın bitmesinin üzerinden sadece 16 yıl geçti. Ve şimdi ortaya çıktı ki, 20 milyondan fazla insanı kaybeden ve devasa yıkımlara uğrayan bir ülke, sadece dünya düzeyinde bir şeyler yapmakla kalmayıp, hatta belirli bir süre için tüm dünyayı geride bırakabilir. Ülkenin otoritesini ve halkın gururunu yükselten son derece önemli bir gösteriydi.
Hayatımda benzer öneme sahip iki olay vardı. Bu Zafer Bayramı ve şahsen gördüğüm Yuri Gagarin'in buluşması. 9 Mayıs 1945'te Kızıl Meydan'dan varoşlara kadar tüm Moskova sokaklarda kutlama yapmak için dışarı çıktı. Bu gerçekten spontane bir dürtüydü ve aynı etkileyici dürtü, Gagarin'in uçtuğu Nisan 1961'deydi.
İlk uçuşun yarım asırlık yıldönümünün uluslararası önemi güçlendirilmelidir. Ülkemizin uzay araştırmalarındaki rolünün altını çizmek ve topluma hatırlatmak gerekiyor. Maalesef son 20 yılda bunu çok sık yapmıyoruz. İnterneti açarsanız, örneğin Amerika'nın aya seferi ile ilgili çok miktarda materyal göreceksiniz, ancak Gagarin uçuşu ile ilgili çok fazla materyal yok. Şimdiki okul çocukları ile konuşursanız, kimin adını daha iyi bildiklerini bilmiyorum, Armstrong veya Gagarin. Bu nedenle ilk insanlı uzay uçuşunun 50. yılını devlet düzeyinde kutlama ve uluslararası bir ses getirme kararı almayı kesinlikle doğru buluyorum.
Tsiolkovsky Rus Kozmonot Akademisi, bu etkinlik için ilk uçuşa katılan veya astronotiğin gelişimine yeterli katkıda bulunan kişilere verilecek bir madalya verecek. Buna ek olarak, yabancı ve Rus ortaklarla, insanlı uzay araştırmalarının mevcut aşamanın karakteristiği olan özelliklerini tartışmanın planlandığı büyük bir uluslararası konferans düzenlemeye hazırlanıyoruz. Burada çok zor sorular var.
Bugün sokakta yüz kişiyi durdurup şimdi hangi kozmonotların uzayda uçtuğunu sorsak, Allah korusun, üç ya da dört kişi bize cevap verirse ve buna ikna olmadım. Ve astronotların istasyonda ne işi var diye sorarsak, o zaman daha da az. Gerçek uzay yaşamının, insanlı uçuşların tanıtımının son derece önemli olduğunu ve yeterince yapılmadığını düşünüyorum. Televizyonda biri uzaylılarla tanıştığında ya da uzaylıların birini nasıl götürdüğüyle ilgili bir sürü aptal malzeme var.
Tekrar ediyorum, ilk insanlı uzay uçuşunun ellinci yıldönümü gerçekten çığır açan bir olaydır, hem ülkemizde hem de uluslararası düzeyde en onurlu bir şekilde kutlanmalıdır. Ve elbette enstitümüz bu uçuşta doğrudan yer alacak, bu uçuşla ilgili olan ve bunda yer alan kişi. O dönem çalışanlarımızın bir kısmı, özellikle uçuş problemlerini çözdüğü için devlet ödülleri aldı. Örneğin, o zamanki enstitü müdür yardımcısı akademisyen Georgy Petrov, yörüngeden inerken bir geminin termal koruması için yöntemlerin geliştirilmesi için Sosyalist Emek Kahramanı unvanını aldı. Elbette bu olayı onurlu bir şekilde kutlamaya çalışacağız.
