Однако американцы наступают российским учёным и техникам на пятки
8 декабря на общем собрании Российской академии наук выступил член-корреспондент РАН главный конструктор федерального проекта «Ядерная энергодвигательная установка мегаваттного класса» Юрий Драгунов с докладом об успешном завершении испытаний ядерного двигателя мегаваттного класса для космических кораблей.
Работа над созданием ядерной энергодвигательной установки мегаваттного класса (ЯЭДУ) была начата в 2009 году. Головным исполнителем проекта стал Исследовательский центр имени М. В. Келдыша, а по реакторной установке (РУ) – Научно-исследовательский и конструкторский институт энерготехники имени Н. А. Доллежаля (НИКИЭТ).
Идея создания ядерной двигательной установки для межпланетных полётов не нова. В СССР постановление правительства о создании ядерной ракетной установки (ЯРД) было подписано еще в далеком 1958 году. Уже тогда были проведены исследования, показавшие, что, используя ядерный ракетный двигатель мощностью в несколько мегаватт, можно добраться до Плутона и обратно за два месяца. В США Лос-Аламосская лаборатория начала работу над проектом по созданию ЯРД – Nuclear Engine for Rocket Vehicle Application (NERVA), ещё раньше – в 1952 году. Были построены опытные образцы ЯРД, в СССР РД-0410, в США NERVA.
США в 1965 году запустили спутник с ЯРД, но двигатель при включении вышел из строя. В СССР с 1970 по 1988 год были запущены 13 спутников, оснащённых маневровыми ядерными силовыми установками «Бук» мощностью в 5 киловатт. Ряд из них вышли из строя или упали.
Вершиной советского космического реакторостроения и самой мощной ядерной энергетической установкой, запущенной в космос, стал реактор «Топаз-1» (ТЭУ-5 «Тополь») электрической мощностью около 7 квт при тепловой мощности 150 квт. Он был испытан в конце 1980-х годов на спутниках «Космос-1818» и «Космос-1867». Однако низкий коэффициент полезного действия приводил к тому, что советские спутники с ядерными реакторами были в буквальном смысле очень «горячими» – их собственная температура составляла более 600°С.
Практический интерес к созданию ЯЭДУ, но уже для дальних космических исследований, возник в России в конце 2000-х годов в связи с появлением поколения мощных плазменных электрореактивных двигателей.
В 2011 году представитель НАСА Эдвард Кроули, специализирующийся на пилотируемых полётах, выразил заинтересованность в совместной с работе над проектом ЯЭДУ. По его мнению, главным технологическим вкладом России в экспедицию к Марсу могли стать ядерный двигатель и способы защиты экипажа. Однако череда антироссийских санкций зачеркнула возможность сотрудничества России и США над созданием ЯЭДУ.
ЯЭДУ состоит из трех основных частей: реакторной установки с рабочим телом (гелий-ксеноновая смесь) и вспомогательными устройствами (теплообменник и турбогенератор), электроракетной двигательной установки и холодильника-излучателя. ЯЭДУ порой путают с ядерным ракетным двигателем, но ядерный реактор в ЯЭДУ используется только для выработки электроэнергии, которая используется для запуска и питания электроракетного двигателя (ЭРД), а также обеспечивает электропитание бортовых систем космического аппарата.
Рабочее тело, циркулирующее в реакторе, нагревается до температуры 1500 градусов по Кельвину и вращает турбогенератор, который вырабатывает электричество для ЭРД, имеющего удельный импульс примерно в 20 раз выше, чем традиционные реактивные двигатели. При этом энергоблок работает по замкнутому циклу – радиоактивные вещества не попадают в окружающее пространство.
Особенность проекта ЯЭДУ, разработанной под руководством член-корреспондента РАН Юрия Драгунова, заключается в применении специального теплоносителя – гелий-ксеноновой смеси, использовании высокотемпературного газоохлаждаемого реактора на быстрых нейтронах, а также в том, что части реактора выполнены из труб, изготовленных из уникального молибденового сплава ТСМ-7, который способен обеспечить работу реактора на протяжении более чем 100.000 часов. За это время космический аппарат сможет достичь границы Солнечной системы.
Юрий Драгунов подробно рассказал обо всех этапах создания ЯЭДУ для межпланетных полетов в дальний космос. В завершение работ в федеральном ядерном центре в Сарове на специальном разгонном стенде был проведён контрольный физический пуск ЯЭДУ с комплексом необходимых измерений.
США довольно серьёзно отстают от России в создании ядерного двигателя для полётов в дальний космос. Американская компания Ultra Safe Nuclear Technologies (USNC-Tech) из Сиэтла разработала новый ядерный двигатель для полетов на Марс и в конце октября 2020 года передала её НАСА для тестирования. Такой двигатель может, заявляет компания, сократить время полёта Земля – Марс до трёх месяцев. Однако, судя по заявлениям главного инженера USNC-Tech Майкла Идса, американский ядерный двигатель в 10 раз уступает российскому по ключевому показателю – удельному импульсу.
11 декабря Роскосмос заключил контракт стоимостью 4,2 миллиарда рублей на разработку аванпроекта космического ядерного буксира «Нуклон» для полётов к Луне, Юпитеру и Венере. Аванпроект – это научное исследование, которое обосновывает выполнение качественно новой разработки, а ядерный буксир – это межпланетный корабль. И выводиться он будет на промежуточную орбиту за первым радиационным поясом Земли, то есть на высоте более 13 тыс. км.
Ядерный буксир «Нуклон» будет незаменим для освоения природных ресурсов пояса астероидов в Солнечной системе, где сосредоточены огромные запасы металлов, в том числе драгоценных.
«Нуклон» доставит на околоземную орбиту огромный платино- или золотосодержащий астероид, что позволит «разделывать» его прямо в космосе. Ядерный буксир сможет также заменить одноразовые разгонные блоки ракет-носителей (например, российского «Фрегата»), подхватывая запускаемые спутники на низкой околоземной орбите и доставляя их, к примеру, на орбиту Луны. Станут реальными межпланетные путешествия. С российской ЯЭДУ до Марса можно будет долететь за полтора месяца, с американским движком – за три.
Однако американцы наступают российским учёным и техникам буквально на пятки.