Pengembangan pembangkit listrik tenaga nuklir kelas megawatt untuk teknologi luar angkasa generasi baru telah dimulai di Rusia. Tugas tersebut dipercayakan kepada Pusat Penelitian Keldysh. Anatoly KOROTEEV, Direktur Pusat, Presiden Akademi Kosmonotika Rusia Tsiolkovsky, memberi tahu Interfax-AVN tentang pentingnya proyek ini bagi kosmonotika Rusia dan signifikansinya, tulis Rewer.net.
- Anatoly Sazonovich, pengembangan pembangkit listrik tenaga nuklir telah menjadi tujuan prioritas, untuk pencapaian di mana sumber daya yang besar akan terkonsentrasi. Apakah ini benar-benar proyek yang menjadi sandaran masa depan astronotika?
- Tepat. Mari kita lihat apa yang dilakukan astronot hari ini. Kita akan melihat bidang-bidang seperti komunikasi satelit, navigasi ruang angkasa presisi tinggi, penginderaan jauh Bumi - yaitu, segala sesuatu yang berkaitan dengan dukungan informasi. Arah kedua adalah solusi dari masalah yang terkait dengan perluasan pengetahuan kita tentang ruang di luar batas ruang dekat bumi. Akhirnya, kosmonotika, baik di negara kita maupun di negara lain, bekerja untuk menyelesaikan serangkaian tugas pertahanan tertentu. Ini secara konvensional tiga set tugas dalam kegiatan luar angkasa saat ini. Sistem transportasi yang teruji waktu dan terbukti digunakan untuk menyelesaikannya.
Jika kita melihat apa yang kita harapkan dari astronotika besok, maka seiring dengan peningkatan berbagai tugas yang telah diselesaikan, masalah pengembangan teknologi produksi di luar angkasa sedang diangkat. Kami juga berbicara tentang ekspedisi ke Bulan dan Mars. Dan bukan tentang mengunjungi ekspedisi, yang merupakan ekspedisi Amerika ke bulan, tetapi tentang tinggal lama di planet lain sehingga Anda dapat mencurahkan waktu yang cukup untuk studi mereka.
Selain itu, muncul pertanyaan tentang kemungkinan pasokan listrik Bumi dari luar angkasa, tentang perang melawan bahaya komet asteroid. Semua tugas ini memiliki urutan yang sama sekali berbeda dari tugas hari ini. Jadi, jika kita memikirkan bagaimana tugas kompleks ini disediakan oleh struktur transportasi dan energi, kita akan melihat bahwa ada kebutuhan serius untuk meningkatkan pasokan energi pesawat ruang angkasa kita dan efisiensi mesin.
Kami memiliki kendaraan yang tidak ekonomis hari ini. Bayangkan, untuk setiap 100 ton yang terbang dari Bumi, paling banyak 3% berubah menjadi muatan. Ini untuk semua roket modern. Segala sesuatu yang lain dibuang sebagai bahan bakar yang terbakar.
Berkenaan dengan tugas jangka panjang, sangat penting bagi kita untuk bergerak di luar angkasa dengan cukup ekonomis. Di sini ada konsep dorong spesifik, yang menjadi ciri efisiensi mesin. Ini adalah rasio daya dorong yang diciptakannya terhadap konsumsi bahan bakar massal. Jika kita mengambil roket FAU-2 Jerman pertama, maka daya dorong spesifiknya dalam satuan pengukuran lama adalah 220 detik. Saat ini, sistem energi propulsi terbaik, menggunakan hidrogen dengan oksigen, memberikan daya dorong spesifik hingga 450 detik. Artinya, 60-70 tahun karya para pemikir terbaik di dunia telah meningkatkan daya dorong spesifik mesin roket tradisional hanya dua kali lipat.
Apakah mungkin untuk meningkatkan indikator ini beberapa kali atau dengan urutan besarnya? Ternyata ada. Misalnya, dengan menggunakan mesin nuklir, kita dapat meningkatkan daya dorong spesifik menjadi sekitar 900 detik, yaitu dua kali lagi. Dan menggunakan fluida kerja terionisasi untuk akselerasi, mereka dapat mencapai nilai 9000-10000 detik, yaitu, mereka akan menaikkan daya dorong spesifik 20 kali. Dan ini sebagian telah tercapai hari ini: pada satelit dengan daya dorong rendah, mesin plasma digunakan, yang memberikan daya dorong spesifik dalam urutan 1600 detik. Namun, perangkat tersebut tetap membutuhkan daya listrik yang cukup. Jika Anda tidak memperhitungkan struktur yang benar-benar unik - Stasiun Luar Angkasa Internasional, di mana tingkat listriknya sekitar 100 kW, maka hari ini satelit paling kuat memiliki tingkat pasokan listrik hanya 20-30 kW. Sangat sulit untuk menyelesaikan sejumlah tugas jika kita tetap pada level ini.
- Artinya, Anda membutuhkan lompatan kualitatif?
- Iya. Astronautika saat ini sedang mengalami keadaan yang mendekati keadaan di mana penerbangan menemukan dirinya setelah Perang Dunia Kedua, ketika menjadi jelas bahwa tidak mungkin lagi untuk meningkatkan kecepatan dengan mesin piston, tidak mungkin untuk secara serius meningkatkan jangkauan, dan secara umum memiliki penerbangan yang menguntungkan secara ekonomi. Kemudian, seperti yang Anda ingat, ada lompatan dalam penerbangan, dan mereka beralih dari mesin piston ke mesin jet. Kira-kira situasi yang sama sekarang dalam teknologi luar angkasa. Kami kekurangan keunggulan energi untuk mengatasi tantangan serius.
By the way, menjadi jelas tidak hari ini. Sudah di tahun 60-an dan 70-an, baik di negara kita maupun di Amerika Serikat, pekerjaan mulai menggunakan energi nuklir di luar angkasa. Awalnya, tugas ditetapkan untuk membuat mesin roket yang, alih-alih energi kimia dari pembakaran bahan bakar dan oksidator, akan menggunakan pemanasan hidrogen hingga suhu sekitar 3000 derajat. Namun ternyata jalur langsung seperti itu masih belum efektif. Kami menerima daya dorong tinggi untuk waktu yang singkat, tetapi pada saat yang sama kami mengeluarkan jet, yang, jika terjadi operasi reaktor yang tidak normal, dapat berubah menjadi terkontaminasi radioaktif.
Terlepas dari sejumlah besar pekerjaan yang dilakukan pada tahun 60-an dan 70-an di Uni Soviet dan AS, baik kami maupun Amerika tidak dapat membuat mesin kerja yang andal pada waktu itu. Mereka bekerja, tetapi tidak banyak, karena memanaskan hidrogen hingga 3000 ribu derajat dalam reaktor nuklir adalah tugas yang serius.
Ada juga masalah lingkungan selama pengujian mesin di darat, karena jet radioaktif dilemparkan ke atmosfer. Di Uni Soviet, pekerjaan ini dilakukan di situs uji Semipalatinsk yang disiapkan khusus untuk uji coba nuklir, yang tetap berada di Kazakhstan.
Namun, dalam hal penggunaan energi nuklir untuk catu daya pesawat ruang angkasa, Uni Soviet membuat langkah yang sangat serius pada tahun-tahun itu. 32 satelit diproduksi. Dengan penggunaan energi nuklir pada perangkat, dimungkinkan untuk memperoleh tenaga listrik dengan urutan besarnya lebih tinggi daripada dari energi matahari.
Selanjutnya, Uni Soviet dan AS, karena berbagai alasan, menghentikan pekerjaan ini untuk beberapa waktu. Hari ini jelas bahwa mereka harus diperbarui. Tetapi bagi kami tampaknya tidak masuk akal untuk melanjutkan dengan cara langsung untuk membuat mesin nuklir, yang memiliki kelemahan yang disebutkan di atas, dan kami mengusulkan pendekatan yang sama sekali berbeda.
- Dan apa perbedaan mendasar antara pendekatan baru?
“Pendekatan ini berbeda dari yang lama dengan cara yang sama seperti mobil hybrid berbeda dari mobil konvensional. Pada mobil konvensional, mesin memutar roda, sedangkan pada mobil hybrid, listrik dihasilkan dari mesin, dan listrik ini memutar roda. Artinya, semacam pembangkit listrik menengah sedang dibuat.
Dengan cara yang sama, kami telah mengusulkan skema di mana reaktor ruang angkasa tidak memanaskan jet yang dikeluarkan darinya, tetapi menghasilkan listrik. Gas panas dari reaktor memutar turbin, turbin memutar generator listrik dan kompresor, yang mensirkulasi fluida kerja dalam loop tertutup. Generator menghasilkan listrik untuk mesin plasma dengan daya dorong spesifik 20 kali lebih tinggi daripada mesin kimia.
Apa keuntungan utama dari pendekatan ini. Pertama, tidak perlu situs uji Semipalatinsk. Kami dapat melakukan semua tes di wilayah Rusia tanpa terlibat dalam negosiasi internasional yang panjang dan sulit tentang penggunaan energi nuklir di luar negara. Kedua, jet yang meninggalkan mesin tidak akan radioaktif, karena fluida kerja yang sama sekali berbeda melewati reaktor, yang berada dalam loop tertutup. Selain itu, kita tidak perlu memanaskan hidrogen dalam skema ini, di sini fluida kerja inert bersirkulasi di reaktor, yang memanas hingga 1500 derajat. Kami serius menyederhanakan tugas kami. Akhirnya, pada akhirnya, kami akan meningkatkan daya dorong spesifik tidak dua kali, tetapi 20 kali dibandingkan dengan mesin kimia.
- Dapatkah Anda menyebutkan waktu proyek?
- Proyek ini melibatkan tahapan berikut: pada tahun 2010 - awal pekerjaan; pada tahun 2012 - penyelesaian rancangan desain dan pemodelan komputer terperinci dari alur kerja; pada 2015 - pembuatan sistem propulsi tenaga nuklir; pada tahun 2018 - pembuatan modul transportasi menggunakan sistem propulsi ini untuk mempersiapkan sistem untuk penerbangan di tahun yang sama.
Omong-omong, fase pemodelan komputer sebelumnya tidak khas untuk produk teknologi luar angkasa yang dibuat, tetapi hari ini sangat diperlukan. Pada contoh mesin terbaru, yang dikembangkan di Rusia, Prancis, dan AS, menjadi jelas bahwa metode lama klasik, ketika sejumlah besar prototipe dibuat untuk pengujian, sudah usang.
Saat ini, ketika kemampuan teknologi komputer sangat tinggi, terutama dengan munculnya superkomputer, kami dapat menyediakan pemodelan proses fisik dan matematis, membuat mesin virtual, memainkan situasi yang memungkinkan, melihat di mana jebakan berada, dan hanya setelah itu pergi ke buat mesin, seperti yang mereka katakan "dalam perangkat keras ".
Berikut adalah contoh yang baik. Anda mungkin pernah mendengar tentang mesin RD - 180 untuk roket Atlas yang dibuat untuk Amerika di Biro Desain Energomash. Alih-alih 25-30 salinan, yang biasanya dihabiskan untuk menguji mesin, hanya butuh 8, dan RD-180 segera hidup. Karena para pengembang bersusah payah untuk "memainkan" semua ini di komputer.
- Berapa harga masalah ini?
- Hari ini, 17 miliar rubel telah dideklarasikan untuk seluruh proyek hingga 2018 inklusif. Langsung untuk 2010, 500 juta rubel telah dialokasikan, termasuk 430 juta rubel - untuk Rosatom dan 70 juta rubel - untuk Roskosmos.
Tentu, kami ingin percaya bahwa jika pemimpin negara mengatakan bahwa ini adalah bidang prioritas, dan uangnya telah dialokasikan, maka itu akan diberikan.
Jumlah yang diumumkan kurang dari yang kami inginkan, tetapi saya pikir ini cukup untuk tahun-tahun mendatang dan berbagai pekerjaan dapat dilakukan dengan uang ini.
Lembaga kami telah ditunjuk sebagai kepala pembangkit listrik tenaga nuklir, modul transportasi, kemungkinan besar, akan dibuat oleh Perusahaan Roket dan Antariksa Energia.
Secara umum, proyek ini didasarkan pada kerja sama, terutama terdiri dari perusahaan Rosatom, yang harus membuat reaktor, dan Roskosmos, yang akan memproduksi turbokompresor, generator, dan mesin itu sendiri.
Tentu saja, karya tersebut akan menggunakan landasan ilmiah yang dibuat pada tahun-tahun sebelumnya. Misalnya, pengembangan reaktor didasarkan pada sejumlah besar keputusan yang sebelumnya dibuat pada mesin nuklir. Kerjasamanya sama. Ini adalah Institut Teknologi Penelitian Ilmiah Podolsk, Pusat Kurchatov, Institut Fisika dan Teknik Tenaga Obninsk. Pusat Keldysh, Biro Desain untuk Teknik Kimia, dan Biro Desain Voronezh untuk Otomasi Kimia telah melakukan banyak hal dalam lingkaran tertutup. Kami akan memanfaatkan sepenuhnya pengalaman ini saat membuat turbocharger. Untuk generator, kami menghubungkan Institute of Electromechanics, yang memiliki pengalaman dalam membuat generator terbang.
Singkatnya, ada dasar yang cukup besar, pekerjaan tidak dimulai dari awal.
- Bisakah Rusia mendahului negara lain dalam pekerjaan ini?
- Saya tidak mengecualikan ini. Saya mengadakan pertemuan dengan wakil kepala NASA, kami membahas masalah yang terkait dengan kembali bekerja pada energi nuklir di luar angkasa, dan dia mengatakan bahwa Amerika menunjukkan minat yang besar dalam masalah ini. Menurutnya, kemungkinan untuk mempercepat pekerjaan ke arah ini di Barat tidak bisa dikesampingkan.
Saya tidak mengecualikan bahwa China dapat merespons dengan tindakan aktif di pihaknya, jadi kami harus bekerja dengan cepat. Dan tidak hanya untuk mendahului seseorang dengan setengah langkah. Kita perlu bekerja cepat, pertama-tama, sehingga dalam kerja sama internasional yang sedang berkembang, dan secara de facto sedang dibentuk hari ini, kita terlihat layak. Agar mereka membawa kita ke sana, dan tidak mengambil peran sebagai orang yang seharusnya membuat peternakan logam, tetapi agar sikap terhadap kita sama seperti, misalnya, di tahun 90-an. Kemudian sejumlah besar pekerjaan tentang sumber nuklir di luar angkasa dideklasifikasi. Ketika karya-karya ini diketahui orang Amerika, mereka memberi mereka nilai yang sangat tinggi. Sampai-sampai program bersama disusun bersama kami.
Pada prinsipnya, ada kemungkinan akan ada program internasional untuk pembangkit listrik tenaga nuklir, serupa dengan program kerja sama yang sedang berlangsung di fusi termonuklir terkendali.
- Anatoly Sazonovich, pada 2011 dunia akan merayakan ulang tahun penerbangan berawak pertama ke luar angkasa. Ini adalah alasan yang baik untuk mengingatkan tentang pencapaian negara kita di luar angkasa.
- Saya pikir ya. Lagi pula, itu bukan hanya penerbangan berawak pertama ke luar angkasa. Penerbangan menjadi mungkin berkat solusi dari berbagai masalah ilmiah, teknis dan medis yang sangat luas. Untuk pertama kalinya seorang pria terbang ke luar angkasa dan kembali ke Bumi, untuk pertama kalinya terbukti bahwa sistem perlindungan termal bekerja dengan normal. Penerbangan itu memiliki dampak internasional yang besar. Jangan lupa bahwa hanya 16 tahun telah berlalu sejak berakhirnya perang paling sulit bagi negara ini. Dan kini ternyata negara yang telah kehilangan lebih dari 20 juta jiwa dan mengalami kehancuran kolosal ini mampu tidak hanya melakukan sesuatu di level tertinggi dunia, tapi bahkan melampaui seluruh dunia dalam kurun waktu tertentu. Itu adalah demonstrasi yang sangat penting yang mengangkat otoritas negara dan kebanggaan rakyat.
Dalam hidup saya, ada dua peristiwa yang sama pentingnya. Ini adalah Hari Kemenangan dan pertemuan Yuri Gagarin, yang saya lihat secara pribadi. Pada 9 Mei 1945, seluruh Moskow, dari Lapangan Merah hingga pinggiran, keluar untuk merayakannya di jalanan. Itu benar-benar dorongan spontan, dan dorongan mengesankan yang sama terjadi pada April 1961 ketika Gagarin terbang.
Signifikansi internasional dari peringatan setengah abad penerbangan pertama harus diperkuat. Perlu ditekankan dan diingatkan kembali kepada masyarakat tentang peran negara kita dalam eksplorasi antariksa. Sayangnya, dalam 20 tahun terakhir, kami tidak sering melakukan ini. Jika Anda membuka Internet, Anda akan melihat sejumlah besar materi yang terkait, misalnya, ekspedisi Amerika ke bulan, tetapi tidak terlalu banyak materi yang terkait dengan penerbangan Gagarin. Jika Anda berbicara dengan anak sekolah saat ini, saya tidak tahu siapa yang lebih mereka kenal, Armstrong atau Gagarin. Oleh karena itu, saya menganggap sangat tepat untuk membuat keputusan untuk merayakan ulang tahun ke-50 penerbangan luar angkasa berawak pertama di tingkat negara bagian dan memberinya suara internasional.
Akademi Kosmonotika Rusia Tsiolkovsky akan mengeluarkan medali untuk acara ini, yang akan diberikan kepada orang-orang yang terlibat dalam penerbangan pertama atau memberikan kontribusi yang cukup untuk pengembangan astronotika. Selain itu, kami sedang bersiap untuk mengadakan konferensi internasional besar, di mana direncanakan untuk membahas dengan mitra asing dan Rusia fitur-fitur eksplorasi ruang angkasa berawak yang merupakan karakteristik dari tahap ini. Ada banyak pertanyaan sulit di sini.
Jika hari ini kita menghentikan seratus orang di jalan dan menanyakan kosmonot mana yang terbang di luar angkasa sekarang, Tuhan melarang, jika tiga atau empat orang menjawab kita, dan saya tidak yakin akan hal ini. Dan jika kita bertanya, apa yang dilakukan para astronot di stasiun, bahkan lebih sedikit. Saya pikir promosi kehidupan ruang angkasa yang nyata, penerbangan berawak sangat penting, dan itu tidak cukup dilakukan. Ada banyak materi bodoh di TV, ketika seseorang bertemu dengan alien, atau bagaimana alien membawa seseorang pergi.
Saya ulangi, peringatan lima puluh tahun penerbangan luar angkasa berawak pertama adalah peristiwa yang benar-benar membuat zaman, harus dirayakan dengan cara yang paling bermartabat, baik di dalam negeri kita maupun di tingkat internasional. Dan tentunya institut kami akan mengambil bagian langsung dalam hal ini, dia yang terkait dengan penerbangan ini dan mengambil bagian di dalamnya. Sejumlah karyawan kami pada periode itu menerima penghargaan negara untuk memecahkan masalah penerbangan pada khususnya. Misalnya, wakil direktur lembaga saat itu, akademisi Georgy Petrov, menerima gelar Pahlawan Buruh Sosialis untuk pengembangan metode perlindungan termal kapal selama turun dari orbit. Tentu saja, kami akan berusaha merayakan acara ini dengan bermartabat.
