Kosmosdagi yadro energiyasi. Atom tezlanish impulslari

Atom energiyasidan kosmik kemalarni harakatga keltirish va undan kelajakdagi yerdan tashqari bazalar yoki aholi punktlarida foydalanish g'oyasi yangi emas. Yaqinda ular yangi to'lqinda paydo bo'ldi va ular buyuk kuchlar raqobat maydoniga aylangani sayin, ularni amalga oshirish ehtimoli ko'proq bo'ladi.

NASA va AQSh Energetika vazirligi dilerlik kompaniyalari oʻrtasida qidiruv ishlarini boshladi Oy va Marsdagi atom elektr stansiyalari loyihalari. Bu uzoq muddatli tadqiqotlar va, ehtimol, turar-joy loyihalarini qo'llab-quvvatlashi kerak. NASAning maqsadi uni 2026 yilga qadar uchirishga tayyor qilishdir. Zavod to'liq ishlab chiqarilishi va Yerda yig'ilishi va keyin xavfsizlik uchun sinovdan o'tkazilishi kerak.

Entoni KalominoBu haqda NASAning Koinot texnologiyalari boshqarmasining yadro texnologiyalari bo‘yicha direktori ma’lum qildi Rejaga ko'ra, XNUMX kilovatt quvvatga ega yadro bo'linish tizimini ishlab chiqish, u oxir-oqibat ishga tushiriladi va Oyga joylashtiriladi. (bitta). U oyga qo'nuvchi bilan birlashtirilgan bo'lishi kerak va kuchaytirgich uni olib boradi oy orbitasi. Yuklagich keyin tizimni yuzaga keltiring.

Saytga kelgandan so'ng, u qo'shimcha yig'ish yoki qurilishni talab qilmasdan darhol foydalanishga tayyor bo'lishi kutilmoqda. Amaliyot imkoniyatlarning namoyishi bo'lib, eritma va uning hosilalaridan foydalanish uchun boshlang'ich nuqta bo'ladi.

"Namoyish paytida texnologiya tasdiqlanganidan so'ng, kelajakdagi tizimlar kengaytirilishi mumkin yoki bir nechta qurilmalar Oyga va ehtimol Marsga uzoq muddatli missiyalar uchun birgalikda ishlatilishi mumkin", dedi Calomino CNBC telekanalida. “Har biri 10 kilovatt elektr energiyasi ishlab chiqaradigan to‘rtta blok elektr energiyasini yetkazib beradi. Oy yoki Marsda forpost o'rnatish.

Yerga asoslangan parchalanish tizimidan foydalangan holda sayyoralar yuzasida katta miqdordagi elektr energiyasini ishlab chiqarish qobiliyati keng ko'lamli tadqiqotlar, insoniy postlar va resurslardan in situ foydalanish imkonini beradi, shu bilan birga tijoratlashtirish imkoniyatini beradi.

Bu qanday ishlaydi atom elektr stantsiyasi? Bir oz boyitilgan shakl yadro yoqilg'isi irodasi yadro yadrosi... Kichik yadro reaktori u energiyani konversiyalash tizimiga o'tkaziladigan issiqlik hosil qiladi. Energiyani konvertatsiya qilish tizimi yonuvchi yoqilg'ida emas, balki reaktor issiqligida ishlashga mo'ljallangan dvigatellardan iborat bo'ladi. Ushbu dvigatellar issiqlikdan foydalanadi, uni elektr energiyasiga aylantiradi, bu esa Oy va Mars yuzasida foydalanuvchi uskunalariga tarqatiladi. Issiqlik tarqalish usuli qurilmalarning to'g'ri ish haroratini saqlab turish uchun muhimdir.

Atom energiyasi hozirda yagona oqilona muqobil sifatida qaraladi quyosh energiyasi, shamol va gidroenergetika osonlik bilan mavjud emas. Misol uchun, Marsda quyoshning kuchi fasllarga qarab katta farq qiladi va davriy chang bo'ronlari bir necha oy davom etishi mumkin.

Oyda sovuq oy tun 14 kun davom etadi, quyosh nurlari qutblar yaqinida juda farq qiladi va doimiy soyali kraterlarda yo'q. Bunday qiyin sharoitlarda quyosh nuridan energiya olish qiyin, yoqilg'i zaxiralari cheklangan. Yuzaki parchalanish energiyasi oson, ishonchli va samarali yechim taklif qiladi.

farqli o'laroq yer reaktorlariyoqilg'ini olib tashlash yoki almashtirish niyati yo'q. 10 yillik missiya yakunida ob'ektni xavfsiz foydalanishdan chiqarish rejasi ham mavjud. "Xizmat muddati tugagach, tizim o'chiriladi va radiatsiya darajasi asta-sekin inson kirishi va ishlashi uchun xavfsiz darajaga tushadi", deb tushuntirdi Kalomino. "Chiqindilarni saqlash tizimlari uzoqdan saqlash joyiga ko'chirilishi mumkin, bu erda ular ekipaj yoki atrof-muhitga xavf tug'dirmaydi."

Kichik, engil, ammo yuqori talabga ega samarali reaktor

Kosmosni tadqiq qilish rivojlanar ekan, biz allaqachon yaxshi ishlayapmiz yadroviy energiya ishlab chiqarish tizimlari kichik miqyosda. Bunday tizimlar uzoq vaqtdan beri quyosh tizimining uzoq joylariga sayohat qiladigan uchuvchisiz kosmik kemalarga ega.

2019-yilda yadro quvvatiga ega “New Horizons” kosmik kemasi Kuiper belbog‘i deb nomlanuvchi hududda Plutondan ancha narida, yaqin masofada ko‘rilgan eng uzoq ob’ekt – Ultima Tule orqali uchib o‘tdi. U atom energiyasisiz buni amalga oshira olmasdi. Quyosh energiyasi Mars orbitasidan tashqarida yetarli quvvatda mavjud emas. Kimyoviy manbalar uzoq davom etmaydi, chunki ularning energiya zichligi juda past va ularning massasi juda katta.

Uzoq masofali missiyalarda foydalaniladi radiotermik generatorlar (RTG) plutoniy 238Pu izotopidan foydalanadi, u alfa zarrachalarini chiqarish orqali tabiiy radioaktiv parchalanishdan doimiy issiqlik hosil qilish uchun ideal bo'lib, keyinchalik ular elektr energiyasiga aylanadi. Uning 88 yillik yarimparchalanish davri uning uzoq muddatli missiyasini bajarishini anglatadi. Biroq, RTGlar uzoq missiyalar uchun zarur bo'lgan yuqori o'ziga xos quvvatni ta'minlay olmaydi, ko'proq massiv kemalar, yerdan tashqari bazalar haqida gapirmasa ham bo'ladi.

Masalan, Mars yoki Oyda kashfiyot mavjudligi va ehtimol aholi punkti uchun yechim NASA bir necha yillardan beri sinovdan o'tkazayotgan kichik reaktor konstruktsiyalari bo'lishi mumkin. Ushbu qurilmalar sifatida tanilgan Kilopower bo'linish energiya loyihasi (2), 1 dan 10 kVt gacha bo'lgan elektr energiyasini ta'minlash uchun mo'ljallangan va quvvatni harakatga keltiruvchi tizimlar uchun muvofiqlashtirilgan modullar sifatida sozlanishi yoki begona kosmik jismlardagi tadqiqot, konchilik yoki koloniyalarni qo'llab-quvvatlash uchun sozlanishi mumkin.

Ma'lumki, kosmosda massa muhim ahamiyatga ega. reaktor quvvati u o'rtacha avtomobilning og'irligidan oshmasligi kerak. Bizga ma'lumki, masalan, yaqinda bo'lib o'tgan shoudan SpaceX Falcon Heavy raketalariavtomobilni koinotga uchirish hozircha texnik muammo emas. Shunday qilib, yorug'lik reaktorlarini Yer atrofida va undan tashqaridagi orbitaga osongina joylashtirish mumkin.

2. XNUMX kilovatt KIlopower reaktor prototipi.

Reaktorli raketa umid va qo'rquvni oshiradi

NASA sobiq ma'muri Jim Bridenstine ko'p marta ta'kidlagan yadroviy termal dvigatellarning afzalliklari, orbitada ko'proq quvvat orbitadagi kemalarga sun'iy yo'ldoshga qarshi qurollar tomonidan hujum qilingan taqdirda muvaffaqiyatli qochish imkonini berishi mumkinligini qo'shimcha qildi.

Orbitada reaktorlar ular kuchli harbiy lazerlarni ham quvvatlantirishi mumkin edi, bu ham AQSh rasmiylari uchun katta qiziqish uyg'otadi. Biroq, yadroviy raketa dvigateli birinchi parvozini amalga oshirishdan oldin, NASA yadroviy materiallarni kosmosga olib chiqish haqidagi qonunlarini o'zgartirishi kerak. Agar bu rost boʻlsa, NASA rejasiga koʻra, yadro dvigatelining birinchi parvozi 2024-yilda amalga oshirilishi kerak.

Biroq, AQSh o'zining yadroviy loyihalarini, ayniqsa, Rossiya atom energiyasi bilan ishlaydigan fuqarolik kosmik kemasini yaratish bo'yicha o'n yillik dasturini e'lon qilganidan keyin, ko'rinadi. Ular bir paytlar kosmik texnologiyalar sohasida so'zsiz yetakchi bo'lgan.

60-yillarda Qo'shma Shtatlarda "Orion" impulsli yadroviy raketa loyihasi bor edi, u shunchalik kuchli bo'lishi kerak ediki, u butun shaharlarni kosmosga ko'chirishva hatto Alpha Centauriga boshqariladigan parvozni amalga oshiring. Qadimgi fantastik amerika seriyalarining barchasi 70-yillardan beri javonda.

Biroq, eski tushunchani changdan tozalash vaqti keldi. kosmosdagi yadroviy dvigatelasosan, chunki raqobatchilar, bu holatda asosan Rossiya, yaqinda ushbu texnologiyaga katta qiziqish bildirgan. Yadro termal raketasi Marsga uchish vaqtini ikki baravarga, hatto yuz kungacha qisqartirishi mumkin, ya'ni kosmonavtlar kamroq resurslar va ekipajga kamroq radiatsiya yukini sarflaydi. Bundan tashqari, ko'rinib turganidek, "derazalar" ga, ya'ni Marsning Yerga bir necha marta yaqinlashishiga bunday bog'liqlik bo'lmaydi.

Biroq, bort reaktori kosmosda bunday tabiatning katta tahdidini tashuvchi vaziyatda qo'shimcha radiatsiya manbai bo'lishini o'z ichiga olgan xavf mavjud. Bu hali hammasi emas. Yadro termal dvigatel mumkin bo'lgan portlash va ifloslanishdan qo'rqib, uni Yer atmosferasida ishga tushirish mumkin emas. Shuning uchun uchirish uchun oddiy raketalar taqdim etiladi. Shuning uchun biz Yerdan orbitaga massani olib chiqish bilan bog'liq eng qimmat bosqichni o'tkazib yubormaymiz.

NASA tadqiqot loyihasi chaqirildi DARAXTLAR (Nuclear Thermal Racket Environmental Simulator) NASAning yadroviy harakatga qaytishga qaratilgan harakatlariga misoldir. 2017-yilda, texnologiyaga qaytish haqida gap-so‘z bo‘lmay turib, NASA BWX Technologies kompaniyasiga qurilish uchun zarur bo‘lgan yonilg‘i komponentlari va reaktorlarini ishlab chiqish uchun uch yillik 19 million dollarlik shartnoma topshirdi. yadro dvigateli. NASAning eng yangi kosmik yadroviy harakat kontseptsiyalaridan biri bu Swarm-Probe ATEG Reactor, SPEAR(3) bo'lib, u yadro massasini sezilarli darajada kamaytirish uchun yangi engil reaktor moderatori va ilg'or termoelektr generatorlaridan (ATEG) foydalanishi kutilmoqda.

Bu ish haroratini pasaytirish va yadroning umumiy quvvat darajasini pasaytirishni talab qiladi. Biroq, kamaytirilgan massa kamroq harakatlanish quvvatini talab qiladi, natijada kichik, arzon, yadroviy elektr kosmik kemasi paydo bo'ladi.

3. Swarm-Probe Enabling ATEG Reactor loyihasi doirasida ishlab chiqilgan zondning vizualizatsiyasi.

Anatoliy PerminovBu haqda Rossiya Federal kosmik agentligi rahbari ma'lum qildi. chuqur fazoga sayohat qilish uchun yadroviy kosmik kemani ishlab chiqadi, o'ziga xos, o'ziga xos yondashuvni taklif qiladi. Dastlabki loyihalash 2013 yilga qadar yakunlandi va keyingi 9 yil davomida ishlab chiqish rejalashtirilgan. Ushbu tizim yadroviy energiya ishlab chiqarishning ionli harakatlanish tizimi bilan kombinatsiyasi bo'lishi kerak. Reaktordan 1500 ° S haroratda issiq gaz ion dvigateli uchun elektr energiyasi ishlab chiqaradigan generatorni aylantiradigan turbinani aylantirishi kerak.

Perminovning so'zlariga ko'ra, haydovchi Marsga boshqariladigan missiyani qo'llab-quvvatlay oladiastronavtlar esa yadroviy energiya tufayli Qizil sayyorada 30 kun qolishi mumkin edi. Umuman olganda, yadro dvigateli va doimiy tezlashuv bilan Marsga parvoz sakkiz oy o'rniga olti hafta davom etadi, bu kimyoviy dvigateldan 300 baravar ko'p.

Biroq, rus dasturida hamma narsa unchalik silliq emas. 2019-yil avgust oyida Rossiyaning Sarov shahrida Oq dengiz qirg‘og‘ida Boltiq dengizidagi raketa dvigatelining bir qismi bo‘lgan reaktor portladi. suyuq yoqilg'i. Ushbu falokat yuqorida tavsiflangan Rossiyaning yadroviy harakatlanish tadqiqot dasturi bilan bog'liqmi yoki yo'qmi noma'lum.

Biroq, shubhasiz, AQSh va Rossiya va ehtimol Xitoy o'rtasidagi raqobatning elementi. kosmosda yadro energiyasidan foydalanish tadqiqotlarga kuchli tezlashtiruvchi turtki beradi.