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

2.2006 Как приватизировали АЭС в Великобритании

Джон Дайнан, консультант Европейской комиссии на площадке Смоленской АЭС Джон Дайнан – не случайная личность в атомной энергетике. Начиная с 70-х годов, он активно работает в сфере производства электроэнергии. В 90-е годы прошлого века Джон Дайнан стал свидетелем подготовки и проведения акционирования, приватизации атомной энергетики Великобритании, а также создания генерирующей компании British Energy.

10.2008 Родители выбрали ему имя, а получилось — судьбу

У поколения, к которому принадлежит академик Р.И.Илькаев, нужно успеть многому научиться. Важно  вслушаться, вглядеться особенно тем, кто придет или уже приходит им на смену. Конечно, государство никогда не обделяло его вниманием. Но надо ли объяснять, что удостоиться высоких званий и правительственных наград еще не значит создать себе имя в профессии. Илькаев его создал. Чтобы познакомиться с ученым-физиком, отправилась в Саров, на родину первой советской атомной и термоядерной бомбы.

2.2006 Нефть, газ, энергия, мир, Россия: состояние и перспективы

Энергетика – один из фундаментов современной цивилизации. Здесь будет говориться об индустриальной энергетике, производящей электрическую и тепловую энергии с помощью машинных устройств. Источниками индустриальной энергии являются: нефть, газ, каменный уголь, уран-235, гидроэнергия рек, солнце и ветер.Нефть и газ, помимо энергетики, обеспечивают работу транспорта (авиация, автомобили, водные корабли и железнодорожные поезда) и являются сырьем для химических производств, производящих материалы и сельскохозяйственные удобрения.