Salah satu proyek Soviet-Rusia paling ambisius di bidang eksplorasi ruang angkasa hampir selesai dan memasuki tahap implementasi praktis segera. Kita berbicara tentang penciptaan pembangkit listrik tenaga nuklir kelas megawatt. Penciptaan dan pengujian mesin semacam itu dapat secara signifikan mengubah keadaan di ruang dekat bumi.
Pembangkit listrik tenaga nuklir kelas megawatt (NPPU) adalah proyek bersama dari sekelompok perusahaan Rusia yang merupakan bagian dari Roscosmos dan Rosatom. Proyek ini bertujuan untuk mengembangkan pembangkit listrik tenaga nuklir kelas megawatt. Ini dirancang khusus untuk melengkapi pesawat ruang angkasa baru dengan nama kerja TEM (transportasi dan modul energi). Pelaksana utama pekerjaan pada proyek pembuatan pembangkit listrik tenaga nuklir adalah Federal State Unitary Enterprise "Pusat Penelitian dinamai M. V. Keldysh" (Moskow). Tujuan dari proyek ambisius ini adalah untuk membawa Rusia ke posisi terdepan dalam penciptaan kompleks energi untuk keperluan ruang angkasa, yang sangat efisien dan mampu menyelesaikan berbagai tugas yang mengesankan di luar angkasa. Misalnya, penjelajahan Bulan, serta planet-planet jauh di tata surya kita, termasuk pembuatan pangkalan otomatis di atasnya.
Saat ini, penerbangan luar angkasa di ruang dekat bumi dilakukan dengan roket, yang digerakkan karena pembakaran bahan bakar roket cair atau padat di mesinnya. Bahan bakar roket cair dibagi menjadi oksidator dan bahan bakar. Komponen-komponen ini berada di berbagai tangki roket dalam keadaan cair. Pencampuran komponen sudah terjadi di dalam ruang bakar, biasanya melalui injektor. Tekanan tersebut tercipta karena kerja dari suatu perpindahan atau sistem pompa turbo. Selain itu, komponen propelan digunakan untuk mendinginkan nozzle mesin roket. Bahan bakar roket padat juga dibagi menjadi bahan bakar dan oksidator, tetapi mereka dalam bentuk campuran padatan.
Selama beberapa dekade terakhir, teknologi penggunaan bahan bakar roket jenis ini telah disempurnakan hingga ke detail terkecil di banyak negara. Pada saat yang sama, para ilmuwan roket sendiri mengakui bahwa pengembangan lebih lanjut dari teknologi semacam itu bermasalah. Mantan kepala Badan Antariksa Federal Rusia Anatoly Perminov mencatat: “Secara kasar, semuanya telah diperas dari mesin roket yang ada, baik cair atau padat. Upaya untuk meningkatkan daya dorong mereka, dorongan spesifik tampaknya tidak ada harapan.” Dengan latar belakang ini, solusi teknis lainnya menarik. Misalnya, pembangkit listrik tenaga nuklir, yang dapat memberikan peningkatan daya dorong dan impuls spesifik pada waktu tertentu. Anatoly Perminov memberi contoh penerbangan ke Mars, yang sekarang perlu terbang 1, 5-2 tahun ke sana dan kembali. Dengan penggunaan sistem propulsi nuklir, waktu terbang dapat dipersingkat menjadi 2-4 bulan.
Mempertimbangkan hal ini, di Rusia, sejak 2010, sebuah proyek sedang dilaksanakan untuk membuat transportasi ruang angkasa dan modul daya berdasarkan pembangkit listrik tenaga nuklir kelas megawatt yang tidak memiliki analog di dunia. Perintah yang sesuai ditandatangani oleh Dmitry Medvedev. Untuk pelaksanaan proyek ini hingga 2018 dari anggaran federal, Roskosmos dan Rosatom, direncanakan untuk mengalokasikan 17 miliar rubel, 7, 2 miliar rubel dari jumlah ini dialokasikan ke perusahaan negara Rosatom untuk pembuatan fasilitas reaktor (Penelitian dan Institut Desain Teknisi Energi Dollezhal), 4 miliar rubel - ke Pusat Keldysh untuk pengembangan pembangkit tenaga nuklir, 5,8 miliar rubel - ke RSC Energia, yang seharusnya membuat modul transportasi dan energi. Sesuai dengan program luar angkasa federal baru pada 2016-2025 untuk pekerjaan lebih lanjut pada proyek tersebut, diperkirakan akan mengalokasikan 22 miliar 890 juta rubel lagi.
Semua pekerjaan ini dilakukan di Rusia bukan dari awal. Kemungkinan menggunakan energi nuklir di ruang angkasa telah dipertimbangkan sejak pertengahan 50-an abad terakhir oleh spesialis Rusia terkemuka seperti Keldysh, Kurchatov dan Korolev. Dari tahun 1970 hingga 1988 saja, Uni Soviet meluncurkan lebih dari 30 satelit pengintai ke luar angkasa, yang dilengkapi dengan pembangkit listrik tenaga nuklir berdaya rendah seperti Topaz dan Buk. Satelit ini digunakan untuk membuat sistem pengawasan segala cuaca untuk target permukaan di seluruh wilayah perairan Samudra Dunia, serta untuk mengeluarkan penunjukan target dengan transmisi ke pos komando atau pembawa senjata - pengintaian dan target ruang laut Legenda sistem penunjukan (1978). Juga, pada periode 1960 hingga 1980, mesin roket nuklir dikembangkan dan diuji di negara kita di situs uji Semipalatinsk, lapor badan TASS.
Konverter reaktor nuklir "Topaz" (model yang diperkecil)
Para ahli menyoroti keuntungan berikut dari sistem propulsi tenaga nuklir:
- Kemampuan untuk terbang ke Mars dalam 1,5 bulan dan kembali kembali, sedangkan penerbangan menggunakan mesin roket konvensional dapat memakan waktu hingga 1,5 tahun tanpa kemungkinan kembali.
- Peluang baru dalam studi ruang dekat bumi.
- Kemampuan untuk bermanuver dan berakselerasi, berbeda dengan instalasi yang hanya bisa berakselerasi dan kemudian terbang di sepanjang lintasan tertentu.
- Mengurangi biaya pemeliharaan, yang dicapai karena sumber daya yang tinggi, operasi 10 tahun dimungkinkan.
- Peningkatan signifikan dalam massa muatan yang dimasukkan ke orbit karena tidak adanya tangki bahan bakar yang besar.
Pada 20 Juli 2014, paten Federasi Rusia diterima dengan nomor RU2522971 untuk "Pembangkit Tenaga Nuklir" (NPP), penulisnya adalah Akademisi A. Koroteev. Kemudian, di pameran "Perintah Negara - UNTUK Pengadaan yang Adil 2016", yang berlangsung di Moskow dari 23 hingga 25 Maret, JSC "NIKIET" dinamai Dollezhal mempresentasikan model pabrik reaktor untuk pembangkit listrik tenaga nuklir kelas megawatt. Diketahui bahwa pembangkit listrik tenaga nuklir yang dikembangkan di negara kita terdiri dari tiga elemen utama: pembangkit reaktor dengan fluida kerja dan perangkat tambahan, seperti turbin generator-kompresor dan penukar panas-recuperator; sistem propulsi roket listrik dan kulkas radiator (sistem untuk membuang panas ke luar angkasa). Mempertimbangkan kemajuan pekerjaan, dapat dicatat bahwa Federasi Rusia memiliki setiap peluang untuk menjadi yang pertama meluncurkan pesawat ruang angkasa ke orbit, yang akan dilengkapi dengan pembangkit listrik tenaga nuklir.
Direncanakan model pembangkit listrik tenaga nuklir dalam besi untuk pengujian akan dibuat pada tahun 2019. Dan penerbangan pertama ke luar angkasa menggunakan pembangkit listrik semacam itu akan berlangsung pada tahun 2020-an. Dmitry Makarov, direktur Institute of Reactor Materials (IRM, Wilayah Sverdlovsk), mengatakan kepada wartawan pada April 2016 bahwa uji terbang pertama dari sistem propulsi ruang angkasa nuklir direncanakan untuk tahun 2020-an. Menjawab pertanyaan dari wartawan TASS, ia mencatat bahwa dalam waktu dekat prototipe berbasis darat dari perangkat ini akan dibuat di Rusia, dan tes penerbangan pertama di luar angkasa akan berlangsung pada tahun 2020-an. Instalasi kelas megawatt semacam itu akan memungkinkan untuk membentuk mesin nuklir listrik yang kuat yang dapat mempercepat kendaraan antarplanet ke kecepatan yang serius. Sebagai bagian dari proyek ini, Rosatom menciptakan jantung fasilitas - reaktor nuklir.
Model pembangkit reaktor untuk pembangkit listrik tenaga nuklir kelas megawatt
Menurut Makarov, IRM berhasil menyelesaikan pengujian elemen penghantar panas (TVEL) untuk instalasi ini, dengan menetapkan bahwa mereka menguji elemen bahan bakar skala penuh, yang direncanakan untuk digunakan dalam reaktor tersebut. Makarov tidak ragu bahwa berdasarkan pengalaman dan kompetensi lembaga Roscosmos dan Rosatom, akan memungkinkan untuk membuat sistem propulsi tenaga nuklir yang memungkinkan negara kita untuk mencapai tidak hanya planet terdekat, tetapi juga jauh dari tata surya kita. Faktanya, sebuah platform akan dikembangkan dengan bantuan yang memungkinkan untuk mengimplementasikan program penelitian serius yang bertujuan mempelajari ruang angkasa.
Pengembangan pembangkit listrik tenaga nuklir di Rusia memiliki manfaat praktis sebagai berikut. Pertama, ini adalah perluasan signifikan dari kemampuan Rusia dan umat manusia pada umumnya. Pesawat ruang angkasa bertenaga nuklir akan membuat perjalanan manusia ke Mars dan planet lain menjadi kenyataan.
Kedua, kapal semacam itu akan secara signifikan meningkatkan aktivitas manusia di ruang dekat bumi, memberikan peluang nyata untuk mulai menjajah Bulan (sudah ada proyek untuk membangun pembangkit listrik tenaga nuklir di satelit Bumi). “Penggunaan pembangkit listrik tenaga nuklir sedang dipertimbangkan untuk sistem ruang angkasa berawak besar, dan bukan untuk pesawat ruang angkasa kecil yang dapat terbang pada jenis instalasi lain menggunakan mesin ion atau energi angin matahari. Dimungkinkan untuk menggunakan sistem propulsi tenaga nuklir pada kapal tunda interorbital yang dapat digunakan kembali. Misalnya, untuk memindahkan berbagai kargo antara orbit rendah dan tinggi, hingga melakukan penerbangan ke asteroid. Dimungkinkan juga untuk mengirim ekspedisi ke Mars atau membuat tarikan bulan yang dapat digunakan kembali,”kata Profesor Oleg Gorshkov. Kapal semacam itu mampu mengubah seluruh ekonomi eksplorasi ruang angkasa. Seperti yang dicatat oleh spesialis RSC Energia, kendaraan peluncuran bertenaga nuklir akan dapat mengurangi biaya peluncuran muatan ke orbit sirkumlunar lebih dari dua kali lipat dibandingkan dengan roket yang dilengkapi dengan mesin roket propelan cair.
Ketiga, perkembangan ini adalah teknologi dan material baru yang pasti akan muncul selama pelaksanaan proyek. Mereka dapat diperkenalkan ke cabang lain dari industri Rusia - teknik mesin, metalurgi, dll. Ini adalah proyek terobosan yang, jika berhasil dilaksanakan, dapat memberikan dorongan baru bagi perekonomian Rusia.
