Ядерная энергетика в космосе

Юрий Зайцев, действительный академический советник Академии инженерных наук


В системах энергоснабжения космических аппаратов сегодня преобладает солнечная энергетика. Вместе с тем, несмотря на то, что КПД солнечных элементов за последнее время значительно вырос, они фактически достигли пределов своего технического развития и могут оставаться главным источником электроэнергии только на околоземных орбитах и то лишь при определенных ограничениях ее потребления бортовой спутниковой аппаратурой. Для таких масштабных проектов, как освоение Луны и пилотируемая миссия на Марс, необходимо будет использовать ядерные энергетические установки (ЯЭУ). 


Достоинством ЯЭУ является, прежде всего, их практическая независимость от освещенности Солнцем. При этом они могут служить не только источником энергии для жизнеобеспечения  экипажа и электропитания аппаратуры, но и средством, обеспечивающим движение с помощью электрических (ЭРД) или ядерных ракетных двигателей (ЯРД).

По оценкам, выполненным в последние годы в различных исследовательских центрах, следует, что применение энергии атома в дальних космических полетах приведет к значительной экономии финансовых средств и позволит сократить время межпланетных экспедиций. При полете к Марсу ядерный двигатель по сравнению с реактивными двигателями на традиционном химическом топливе уменьшает время перелета почти в три раза. До границ солнечной системы можно будет добраться не за 10 лет, а всего за 3 года. Ядерные энергетические установки можно использовать не только в качестве источника электричества, но и тепловой энергии для жизнеобеспечения и производственной деятельности человека на внеземных базах.

И в нашей стране, и в США в прошлом веке был создан достаточно большой научно-технический задел в этом направлении. Однако по таким определяющим параметрам ЯРД, как максимальная температура нагрева водорода и величина удельного импульса тяги, отечественные достижения существенно превосходят американские. По сути, Россия сегодня - единственная страна, обладающая реальной технологией космических реакторных ядерных энергоустановок.

В США лишь однажды в 1965 г. испытали ядерный реактор, подобный советскому «Топазу», но он проработал только 43 дня, хотя спутник, на котором его установили, до сих пор находится на орбите уже в качестве космического мусора. В нашей стране были запущены около четырех десятков космических аппаратов с ЯЭУ на борту. Большинство из этих аппаратов выполняло разведывательные функции, и находились в активированном состоянии на низких околоземных орбитах по нескольку месяцев.

Мощность «Топаза-2» составляла около 10 кВт. С одного кв. м солнечной батареи, которые сегодня служат основным источником энергии для космических аппаратов, удается получить на околоземной орбите не более порядка 120 вт. К тому же чем дальше от Солнца, тем ниже эффективность солнечных батарей. К настоящему времени российскими специалистами разработан целый ряд концептуальных ЯЭУ с начальным уровнем энергетической мощности порядка 25 кВт. Космический аппарат для комплексных наблюдений земной поверхности, созданный на базе такой установки, позволит выйти на качественно новый уровень получения информации в интересах как гражданских, так и военных пользователей. Благодаря компактности ЯЭУ по сравнению с СЭУ облегчается эксплуатация космических аппаратов, а также их ориентация в пространстве особенно в случаях решения задач, требующих повышенной точности наведения целевой аппаратуры.
 
Для ЯЭУ характерна и стойкость к воздействиям факторов окружающей среды, а также существенное снижение удельной массы энергоустановки при возрастании  ее мощности. При этом на любом уровне мощности габариты ЯЭУ будут меньше, чем СЭУ. Разработка установки с номинальным уровнем мощности 50 кВт и с форсированным - около 100 кВт, а затем и более мощных, позволит создать многофункциональные спутники связи нового поколения, космические аппараты радиолокационного наблюдения с геостационарной и геосинхронной орбит за наземными и воздушными объектами.

В свое время программа создания и практического использования космических ЯЭУ были приостановлены и у нас, и в Америке из-за соображений радиационной безопасности. Сегодня ядерная энергетика стала качественно надежнее и имеет место настоящий ренессанс в ее развитии. Связано это, в том числе, с постановкой амбициозных и крайне энергоемких задач для решения их как на околоземных орбитах, так и в дальнем космосе. При должном финансировании ядерных космических технологий человечество уже в недалекой перспективе будет способно не только выполнить пилотируемую миссию на Марс, но и приступить к промышленному освоению космоса, созданию обитаемой базы на Луне.

Опубликовано  РИА Новости 13.08.2007

назад

Материалы из архива

1.2006 Еще раз о национальной гордости

"23 января в Москве состоялась рабочая встреча руководителя Федерального агентства по атомной энергии Сергея Кириенко и руководителя Управления национальной ядерной безопасности Министерства энергетики США Линтона Брукса... В ходе разговора было выражено обоюдное желание перехода от оказания американской стороной содействия России в этой области к полноценному партнерству. Были также обсуждены перспективы двустороннего сотрудничества в ядерной сфере.

9.2006 Реактор-2020

1–2 июня с.г. в Колонтаево состоялся очередной семинар на тему «Перспективы развития атомной энергетики», где обсуждались два вопроса: ВВЭР-энергетика, техническое задание на проект АЭС-2006 и новая технологическая платформа атомной энергетики. Для обеспечения ввода двух миллионников в год по программе развития атомной энергетики до 2030 г. необходимо решить технический и экономический вопрос топливообеспечения.

12.2008 Минэнергетики РФ разработало проект Энергетической стратегии страны до 2030 года

Министерством энергетики Российской Федерации разработан проект Энергетической стратегии России на период до 2030 года (ЭС-2030). Данный документ является не просто пролонгацией предыдущей стратегии до 2020 года, а формирует новые стратегические ориентиры развития энергетического сектора в условиях перехода российской экономики на инновационный путь развития, определенный Концепцией долгосрочного социально-экономического развития Российской Федерации.