Космостогу ядролук энергия. Атомдук ылдамдануу импульстары

Атомдук энергияны космостук аппараттарды айдап чыгуу жана аны келечектеги Жерден тышкаркы базаларда же калктуу конуштарда пайдалануу идеялары жаңы эмес. Акыркы убакта алар жаңы толкунга кирип, чоң державалардын атаандашуу талаасына айланган сайын, алардын ишке ашырылышы ыктымалдуу болуп баратат.

НАСА жана АКШнын Энергетика министрлиги дилердик компаниялар арасында издөө баштады Ай менен Марстагы атомдук электр станцияларынын долбоорлору. Бул узак мөөнөттүү изилдөөлөрдү жана, балким, эсептешүү долбоорлорун колдоо керек. НАСАнын максаты аны 2026-жылга чейин учурууга даяр болуу. Завод жер бетинде толугу менен даярдалып, чогултулуп, андан кийин коопсуздугу үчүн сыналышы керек.

Энтони Каломино, Бул тууралуу НАСАнын Космостук технологиялар башкармалыгынын өзөктүк технологиялар боюнча директору билдирди Планда XNUMX киловатт кубаттуулуктагы ядролук бөлүнүү системасын иштеп чыгуу каралган, ал акыры ишке киргизилип, Айга жайгаштырылат. (бир). Ал Айга конуучу аппарат менен бириктирилиши керек жана күчөткүч аны алып кетет ай орбитасы. Жүктөгүч андан кийин системаны бетине алып.

Ал жерге келгенде кошумча монтаждоону же курууну талап кылбастан, дароо ишке даяр болот деп күтүлүүдө. Операция мүмкүнчүлүктөрдү көрсөтүү болуп саналат жана чечимди жана анын туундуларын колдонуу үчүн баштапкы чекит болот.

"Технология демонстрация учурунда тастыкталгандан кийин, келечектеги системаларды чоңойтсо болот же бир нече түзмөктөрдү Айга жана балким Марска узак мөөнөттүү миссиялар үчүн бирге колдонсо болот", - деп түшүндүрдү Каломино CNBC каналында. «Ар бири 10 киловатт электр энергиясын өндүргөн төрт агрегат жетиштүү энергия менен камсыз кылат. Айда же Марста застава орнотуу.

Жер үстүндөгү бөлүнүү системасынын жардамы менен планеталардын бетинде чоң көлөмдөгү электр энергиясын өндүрүү жөндөмдүүлүгү ири масштабдуу изилдөөлөрдү жүргүзүүгө, адамдардын форпостторуна жана ресурстарды жеринде колдонууга мүмкүндүк берет, ошол эле учурда коммерциялаштыруу мүмкүнчүлүгүнө мүмкүндүк берет.

бул кантип иштейт атомдук электр Өсүмдүктөрдү? Бир аз байытылган форма ядролук отун эркин ядролук ядро. Кичинекей атомдук реактор ал жылуулукту пайда кылат, ал энергияны конверсиялоо системасына өтөт. Күчтү конверсиялоо системасы күйүүчү отун эмес, реактордун ысыгы менен иштөөгө ылайыкталган кыймылдаткычтардан турат. Бул кыймылдаткычтар жылуулукту колдонуп, аны электр энергиясына айландырышат, ал кондицияланган жана Ай менен Марстын бетиндеги колдонуучулардын жабдууларына бөлүштүрүлөт. Жылуулук таркатуунун ыкмасы аппараттардын туура иштөө температурасын сактоо үчүн маанилүү.

Ядролук энергия азыр бирден-бир акылга сыярлык альтернатива катары каралат күн, шамал жана гидроэнергетика дароо жеткиликтүү эмес. Мисалы, Марста күндүн күчү мезгилдерге жараша өзгөрүп турат жана мезгил-мезгили менен болгон чаңдуу бороондор бир нече айга созулушу мүмкүн.

Айда суук ай түн 14 күнгө созулат, күн нуру уюлдардын жанында абдан өзгөрүп турат жана туруктуу көлөкөлүү кратерлерде жок. Мындай татаал шарттарда күндүн нурунан энергия алуу кыйын, күйүүчү майдын запасы чектелүү. Жер үстүндөгү бөлүнүү энергиясы оңой, ишенимдүү жана натыйжалуу чечимди сунуштайт.

айырмаланып, жердеги реакторлоротунду алып салуу же алмаштыруу ниети жок. 10 жылдык миссиянын аягында объектти коопсуз эксплуатациядан чыгаруу планы да бар. "Кызмат мөөнөтү аяктагандан кийин, система өчүрүлөт жана радиациянын деңгээли акырындык менен адамдын жетүү жана иштөөсү үчүн коопсуз деңгээлге чейин төмөндөйт", - деп түшүндүрдү Каломино. "Калдык системалары экипажга же айлана-чөйрөгө коркунуч келтирбей турган алыскы сактоочу жайга көчүрүлүшү мүмкүн."

Чакан, жеңил, бирок эффективдүү реактор, суроо-талап жогору

Космосту изилдөө өнүгүп жаткандыктан, биз буга чейин эле жакшы иштеп жатабыз атомдук энергияны иштеп чыгаруу системалары кичинекей масштабда. Мындай системалар узак убакыттан бери Күн системасынын алыскы аймактарына учуп жүрүүчү учкучсуз космостук аппараттарга ээ.

2019-жылы өзөктүк кубаты бар New Horizons космостук аппараты Куйпер алкагы деп аталган аймактагы Плутондон алысыраак аралыкта болуп көрбөгөндөй эң алыскы объект болгон Ultima Thule аркылуу учуп өттү. Ал атомдук энергиясыз муну жасай алмак эмес. Күн энергиясы Марстын орбитасынан тышкары жетиштүү күчтө жок. Химиялык булактар ​​көпкө туруштук бере албайт, анткени алардын энергия тыгыздыгы өтө төмөн жана массасы өтө чоң.

Узак аралыктагы миссияларда колдонулат радиотермикалык генераторлор (RTG) плутоний изотопу 238Pu колдонот, ал альфа бөлүкчөлөрүн чыгаруу аркылуу табигый радиоактивдүү ажыроодон туруктуу жылуулук алуу үчүн идеалдуу, алар кийин электр энергиясына айландырылат. Анын 88 жылдык жарым ажыроо мөөнөтү ал узак мөөнөттүү миссиясын аткарат дегенди билдирет. Бирок, RTGs узак миссиялар үчүн талап кылынган жогорку өзгөчө кубаттуулукту камсыз кыла албайт, дагы массалык кемелер, Жерден тышкаркы базаларды сөз эмес.

Мисалы, Марстагы же Айдагы чалгындоо жана конуш үчүн чечим NASA бир нече жылдан бери сынап жаткан кичинекей реакторлордун долбоорлору болушу мүмкүн. Бул түзмөктөр катары белгилүү Kilopower бөлүнүү энергия долбоору (2), 1ден 10 кВт чейин электр энергиясы менен камсыз кылуу үчүн иштелип чыккан жана электр кыймылдаткыч системалары үчүн координацияланган модулдар катары конфигурацияланышы мүмкүн же изилдөө, тоо-кен казып алуу же бөтөн космос денелериндеги колонияларды колдоо үчүн.

Белгилүү болгондой, космосто масса маанилүү. реактордун күчү ал орточо транспорттун салмагынан ашпоого тийиш. Бизге белгилүү болгондой, мисалы, жакында болгон шоудан SpaceX Falcon Heavy ракеталарыкосмоско машинаны учуруу учурда техникалык маселе эмес. Ошентип, жеңил реакторлорду оңой эле Жердин айланасында жана андан тышкары орбитага жайгаштырууга болот.

2. XNUMX киловатт KIlopower реактордун прототиби.

Реактору бар ракета үмүттөрдү жана коркунучтарды жаратат

НАСАнын мурдагы администратору Джим Бриденстайн деп көп жолу баса белгиледи ядролук жылуулук кыймылдаткычтарынын артыкчылыктары, орбитада көбүрөөк күч спутникке каршы курал чабуулу болгон учурда орбиталык кемеге ийгиликтүү качууга мүмкүндүк берерин кошумчалады.

Орбитада реакторлор алар ошондой эле кубаттуу согуштук лазерлерди иштете алышат, бул АКШнын бийликтерин да абдан кызыктырат. Бирок, өзөктүк ракета кыймылдаткычы биринчи учканга чейин, НАСА өзөктүк материалдарды космоско алуу жөнүндөгү мыйзамдарын өзгөртүүсү керек. Эгер бул чын болсо, анда НАСАнын планына ылайык, өзөктүк кыймылдаткычтын биринчи учуусу 2024-жылы болушу керек.

Бирок, өзгөчө Орусия жарандык атомдук космос кемесин куруу боюнча он жылдык программасын жарыялагандан кийин, АКШ өзүнүн өзөктүк долбоорлорун тезирээк баштап жаткансыйт. Алар бир кезде космостук технологияда талашсыз лидер болгон.

60-жылдары Америка Кошмо Штаттарынын Орион импульстук ядролук ракетасынын долбоору бар болчу, ал ушунчалык күчтүү болушу керек болчу, ал бүт шаарларды космоско жылдыруужана ал тургай Альфа Центавриге адам башкарган учуу да жасайт. Ошол эски фантастикалык америкалык сериалдардын баары 70-жылдардан бери текчеде турат.

Бирок, эски концепциянын чаңын тазалоого убакыт жетти. космостогу ядролук кыймылдаткычнегизинен, анткени атаандаштар, бул учурда, негизинен, Россия, жакында бул технологияга чоң кызыгуу көрсөттү. Ядролук жылуулук ракетасы Марска учуу убактысын эки эсеге, атүгүл XNUMX күнгө чейин кыскарта алат, бул астронавттар аз ресурстарды жана экипажга радиациялык жүктү азыраак керектейт дегенди билдирет. Мындан тышкары, көрүнгөндөй, "терезелерден" мындай көз карандылык болбойт, башкача айтканда, Марстын Жерге бир нече жылда бир нече жолу жакындашы.

Бирок, коркунуч бар, анын ичинде борттогу реактор радиациянын кошумча булагы болуп калат, ал эми космос мындай мүнөздөгү чоң коркунучту алып келет. Бул баары эмес. Ядролук жылуулук кыймылдаткыч мүмкүн болгон жарылуудан жана булгануудан коркуп, аны Жердин атмосферасында учуруу мүмкүн эмес. Ошондуктан, учуруу үчүн кадимки ракеталар каралган. Ошондуктан, биз Жерден орбитага массаны чыгаруу менен байланышкан эң кымбат этапты өткөрүп жибербейбиз.

НАСАнын изилдөө долбоору чакырды ДАРактар (Nuclear Thermal Rocket Environmental Simulator) НАСАнын өзөктүк кыймылга кайтуу аракеттеринин бир мисалы. 2017-жылы технологияга кайтып келүү тууралуу сөз боло электе, NASA BWX Technologies компаниясына курулушка керектүү отун компоненттерин жана реакторлорду иштеп чыгуу үчүн үч жылдык, 19 миллион долларлык контракт берген. ядролук кыймылдаткыч. НАСАнын эң жаңы космостук өзөктүк кыймылдоо концепцияларынын бири бул Swarm-Probe ATEG Reactor, SPEAR(3), ал жаңы жеңил реактордун модераторун жана ядронун жалпы массасын олуттуу кыскартуу үчүн өркүндөтүлгөн термоэлектрдик генераторлорду (ATEGs) колдонот деп күтүлүүдө.

Бул иштөө температурасын төмөндөтүүнү жана ядронун жалпы кубаттуулугун төмөндөтүүнү талап кылат. Бирок, кыскартылган масса азыраак кыймылдаткыч күчүн талап кылат, натыйжада кичинекей, арзан, атомдук электр космостук кемеси пайда болот.

3. Swarm-Probe Enabling ATEG Reactor долбоорунун алкагында иштелип чыккан зонддун визуализациясы.

Анатолий ПерминовБул тууралуу Орусиянын Федералдык космос агенттигинин жетекчиси билдирди. терең космостук саякат үчүн атомдук аппаратты иштеп чыгат, өзүнүн, оригиналдуу мамилени сунуш кылат. Алдын ала долбоорлоо 2013-жылга чейин бүткөрүлүп, кийинки 9 жылга өнүктүрүү пландалууда. Бул система ядролук энергияны өндүрүүнүн иондук кыймылдаткыч системасы менен айкалышы болушу керек. Реактордон чыккан 1500°С ысык газ ион кыймылдаткычы үчүн электр энергиясын иштеп чыгуучу генераторду айландыруучу турбинаны айландырышы керек.

Перминовдун айтымында, диск Марска адам башкарган миссиясын колдоого алатал эми астронавттар атомдук энергиянын аркасында Кызыл планетада 30 күн кала алышкан. Жалпысынан Марска өзөктүк кыймылдаткыч жана туруктуу ылдамдатуу менен учуу химиялык кыймылдаткычтын кыймылынан 300 эсе көп деп эсептесек, сегиз айдын ордуна алты жумага созулмак.

Бирок, орус программасында баары ушунчалык жылмакай эмес. 2019-жылдын август айында Орусиянын Саров шаарында Балтика деңизиндеги ракета кыймылдаткычынын бир бөлүгү болгон Ак деңиздин жээгинде реактор жарылган. суюк отун. Бул кырсык Орусиянын жогоруда сүрөттөлгөн өзөктүк кыймылды изилдөө программасы менен байланышы бар-жогу белгисиз.

Бирок, албетте, Америка Кошмо Штаттары менен Россиянын, балким, жер бетинде Кытайдын ортосундагы атаандаштыктын элементи. космосто ядролук энергияны пайдалануу изилдөөгө күчтүү тездетүүчү түрткү берет.