4 сентября 2019
Алексей Анпилогов
Крайне амбициозная задача реализуется сегодня в России – создание уникальной ядерной энергодвигательной установки. Впервые во всех подробностях этот проект продемонстрировали на прошедшем авиакосмическом салоне МАКС. Сейчас идут испытания, и если идея будет реализована, это впервые в истории откроет России и планете Земля в целом дорогу в дальний космос.
Пока проект осуществлен только в отдельных частях – так как общая задача создания мощного ядерного двигателя для космических полетов действительно является архисложной.
Впрочем, в любом случае успехи России в деле создания «ядерного космического буксира» выглядят значительными и инновационными. В перспективе они позволяют уйти от использования ракет на химическом топливе при выводе спутников на высокие орбиты, а также при полетах к Луне и другим планетам и спутникам в Солнечной системе.
Ядерная энергодвигательная установка мегаваттного класса (ЯЭДУ), также известная как ТЭМ (транспортно-энергетический модуль) – это совместный проект ряда предприятий, входящих в состав Роскосмоса и Росатома, который с переменным успехом развивается вот уже доброе десятилетие.
Головным исполнителем по ЯЭДУ является Исследовательский центр имени М. В. Келдыша, а изготовителем реактора выступает Научно-исследовательский и конструкторский институт энерготехники имени Н. А. Доллежаля (НИКИКЭТ). Главной особенностью предложенного проекта реактора является использование специального теплоносителя – гелий-ксеноновой смеси, которая работает в первом контуре высокотемпературного газоохлаждаемого реактора на быстрых нейтронах.
Масштабность поставленной задачи удивительна хотя бы тем, что даже в земных условиях такая модель реактора является совершенной экзотикой. До сих пор в мире испытывались лишь опытные образцы высокотемпературных газоохлаждаемых реакторов, а реакторов на быстрых нейтронах среди них не было вовсе. На сегодняшний день единственным активно развивающимся проектом газоохлаждаемого реактора на быстрых нейтронах является российско-американский проект модульного гелиевого реактора (ГТ-МГР). Проект финансируется на паритетных началах Росатомом и Департаментом энергетики и NNSA со стороны США и входит в совместную программу по утилизации оружейного плутония. По объективным причинам заморозки реализации основного «плутониевого» соглашения проект ГТ-МГР тоже пока что не пришел к стадии натурных испытаний.
Достаточно амбициозными выглядят и задачи обеспечения долговечности ЯЭДУ – согласно техническому заданию, реактор должен отработать на орбите не менее 100 тыс. часов (более 11 лет). Для сравнения, «Топазы» при гораздо более простой конструкции имели ресурс до 330 суток, то есть менее года.
Ну и наконец, очень сложным выглядит вопрос охлаждения космического реактора. До сих пор во всех материалах присутствует две схемы охлаждения аппарата – или с помощью пассивных радиаторов, или же с помощью капельной системы. Сложность в том, что такая система также будет уникальной – ей предстоит рассеивать около 3 МВт тепловой энергии, в то время как самые мощные радиаторы, эксплуатирующиеся сейчас на МКС, позволяют станции скидывать в окружающее пространство около 70 кВт тепловой мощности с возможностью кратковременного увеличения теплового сброса еще на 14 кВт.
На этом фоне оптимистично выглядят испытания двигательной установки ЯЭДУ. Еще в 2016 году Роскосмос сообщил, что в Воронеже на испытательном комплексе конструкторского бюро химавтоматики успешно прошла серия первых огневых испытаний нового ионного электроракетного двигателя, который будет установлен на ТЭМ. По сообщениям Исследовательского центра имени М. В. Келдыша, в октябре 2018 года была испытана на земле и еще одна важная часть – капельная установка системы охлаждения. А в январе 2019 года конструкторское бюро «Салют» испытало созданный им турбомашинный электрогенератор – систему, которая должна преобразовывать тепловую энергию реактора в электроэнергию для ионных двигателей. Впрочем, есть и не столь оптимистичные новости – в июне 2019 года российские СМИ сообщили, что технический комплекс для подготовки летно-конструкторских испытаний ЯЭДУ планируется построить на космодроме Восточный не ранее 2030 года.
Судя по всему, пока что окончательного технического решения и тем более испытаний «в сборе» хотя бы на земле ЯЭДУ не проходила. Однако даже на фоне таких негативных прогнозов позиции России в деле создания первого ядерного буксира выглядят лидирующими. У остальных участников космической гонки ставка до сих пор стоит исключительно на создании ракет на химическом топливе, которые будут малопригодны даже для полноценного возвращения к лунной программе, не говоря уже об освоении дальнего космоса.