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

4.2007 От «бомбы» до «нано»

М.В.Ковальчук, член-корр. РАН, директор РНЦ "Курчатовский институт"А.Ю.Гагаринский, д.ф-м.н., замдиректора, главный ученый секретарь РНЦ "Курчатовский институт"Созданые с помощью «нано» материалы выводят ядерную энергетику на новый технологический уровень. Нанотехнологии уже в ближайшее время способны помочь снизить энергетические затраты практически во всех областях экономики. Существо глобальных энергетических процессов сегодня – в начинающемся переходе от доминирующего в мировой энергетике традиционного органического топлива к ядерной энергетике деления и синтеза как основе энергетической системы будущего.

9.2008 Наша деятельность требует высокой квалификации

С.А.Адамчик, заместитель руководителя Ростехнадзора. — Сергей Анатольевич, кого сегодня в нашей стране волнует безопасность атомной отрасли? — Наверно, в большей мере население. Хотя у меня такое впечатление складывается, что ему уже все равно – оно не очень активно. Его провоцируют на формирование отдельных мнений, особенно в районах строительства атомных станций, а в целом наше население проявляет активность только, если что-то случается. Даже достаточно страшное событие – Чернобыльская катастрофа – сегодня уже стало забываться.

8.2008 Дайджест за июль 2008 г. от РНЦ «Курчатовский институт»

Глава «Росатома» о мировой ядерной энергетикеВ статье, опубликованной в немецкой газете «Frankfurter Algemeine  Zeitung» генеральный директор ГК «Росатом» С. Кириенко заявил:· Продовольственный кризис, глобальное потепление и неравномерное распределение ресурсов для развития частично являются результатом энергетического дефицита и вызванного им роста цен на энергию.