В этом году российский ядерный космос отметил славный юбилей - 40 лет с момента запуска на околоземную орбиту первой ЯЭУ БЭС-5 ("БУК") и начала наземных энергетических испытаний реактора-преобразователя "ТОПАЗ".
Вспомнить о том, как начиналась советская космическая атомная программа, и поделиться своими мыслями о будущем любезно согласился непосредственный участник событий тех лет Анатолий Васильевич ЗРОДНИКОВ.
ПРОДОЛЖЕНИЕ ПОСЛЕ ФОТО
Анатолий Зродников
Разведка без батарей
Анатолий Васильевич, первый вопрос - по истории. С чего начинался ядерный космос?
Прежде всего отмечу, что исторические аспекты продвижения ядерной энергии в космос и участия нашего института в этих работах подробно и интересно описал Виктор Яковлевич Пупко в своей книге личных воспоминаний "История работ по летательным аппаратам на ядерной энергии для космических и авиационных установок в ГНЦ РФ - ФЭИ" (Обнинск, ФЭИ-2002). Каждому, кто интересуется космической ядерной энергетикой, рекомендую непременно почитать эту книгу.
Что же касается вопроса, с чего начинался ядерный космос, можно сказать и так - с американцев. В 1965 году 3 апреля они запустили в космос реактор SNAP-10A. Это первый космический реактор, а также первая (и единственная) американская ядерная энергетическая установка, побывавшая в космосе. Она имела мощность 500 Вт при массе около 500 кг и проработала на околоземной орбите 43 дня. В дальнейшем американская космическая программа была полностью переориентирована на РИТЭГи - радиоизотопные термоэлектрические генераторы.
А мы в том же году по закрытой программе запустили свой корабль. Борт без ядерной энергоустановки, с химическим источником тока. Мы вели наземную отработку элементов ЯЭУ и сначала стремились испытать в космосе основную систему, то есть, бортовой комплекс с радаром, способным глобально контролировать акваторию мирового океана. Отлаживалась часть, которая называлась "полезный груз". Мы в те времена отставали в электронике, впрочем, и сейчас не особо догоняем.
Под какие задачи предполагался космический реактор?
Начну издалека. Разрешение радиолокационного изображения, грубо говоря, обратно пропорционально квадрату расстояния до объекта. То есть, чем больше расстояние, тем хуже картинка. Нужное разрешение достигается аппаратурно, то есть, за счёт электроники, которая доступна на данный конкретный момент.
С электроникой же были сложности - низкая радиационная стойкость. Космос - крайне неприятная среда для деликатных электронных приборов со сверхчистыми материалами, так как высокоэнергетические частицы, входящие в состав космической радиации, повреждают и быстро выводят их из строя.
А от нас в конечном итоге требовалось различать объекты определённого размера, важные для оборонных целей. Частично компенсировать эти факторы было возможно за счёт использования более мощного источника питания радара.
То есть, солнечных батарей не хватало, и поэтому потребовался реактор?
Не совсем так. Солнечных батарей в принципе хватало бы, но на тот период у них были два фундаментальных недостатка. Первый - низкий КПД при большой деградации (10% и более в год). Второй недостаток - большая парусность.
Для работы радара нужно много энергии, поэтому на корабле требовались панельные батареи большой площади. Но большая площадь означает большой парус, а парус, в свою очередь, приводит к торможению низкоорбитального корабля даже в сильноразреженной атмосфере. Причём, чем ниже орбита (а вы не забыли, что нашему кораблю нужно было находиться как можно ниже, чтобы чётче "видеть" акваторию?), тем большее торможение испытывает объект и тем больше нужно брать на борт топлива, чтобы "подгонять" постоянно тормозящийся корабль, удерживая его на рабочей орбите.
Современные батареи обладают значительно лучшими рабочими характеристиками, но в 60-ые годы их не было.
Поэтому логика, приведшая нас в своё время к осознанию необходимости установки ядерных реакторов на советских разведывательных спутниках, была необычайно проста. Если энергетику корабля обеспечивать солнечными батареями, то ему придётся находиться на высоких орбитах, и разрешение аппаратуры окажется недостаточным. А если он с батареями начнёт летать низко, то долго он не пролетает.
Был ещё и третий фактор - цикличность работы солнечных батарей. Мы называем это режимом "солнце-тень". За 24 часа (земные сутки) на низких орбитах спутник делает 16 оборотов вокруг планеты (и соответственное число раз пересекает терминатор - границу солнца и тени, так что на корабле проходит как бы 16 "бортовых" суток). В тени солнечные батареи, естественно, не работают.
А если поставить на борт корабля аккумуляторы?
Так и поступают - ставят так называемые буферные аккумуляторы. И мы так делали, и сейчас так делают. Проблема в том, что аккумуляторы имели неудовлетворительные эксплуатационные характеристики - занимали много места, были тяжёлыми, очень чувствительными к количеству циклов "заряд-разряд" и не выдерживали в требуемых режимах работы.
Добавлю ещё одну претензию к солнечным батареям. Корабль должен стабилизироваться по тангажу и крену, а батареи - поворачиваться, отслеживая постоянно меняющееся направление на Солнце. Каждое импульсное срабатывание микродвигателя системы ориентации и стабилизации корабля равносильно удару молотком, после которого солнечные панели с консольным закреплением, подобно камертону, долго резонируют ("звенят") на собственных частотах. И это очень мешало, так как координаты корабля требовалось определять максимально точно.
Компактная реакторная установка с термоэлектрическим преобразователем во всех этих смыслах была выигрышным решением, так как единственное, что в ней двигалось - это теплоноситель. Правда, и здесь возникали свои трудности.
Дело в том, что теплоноситель в космической ЯЭУ прокачивается электромагнитным насосом, а сама установка вместе с кораблём движется в магнитном поле Земли. Поэтому пришлось на корабле принимать меры по компенсации и кинетического момента циркулирующего теплоносителя, и магнитного момента БЭС-5.
В частности, магнитное поле БЭС-5, создаваемое рамкой "электромагнитный насос - насосная секция термопреобразователя" с током порядка 1500 ампер, компенсировалось постоянным магнитом, ориентированным соответствующим образом.
Космические особенности
Казалось бы, силы не столь большие и не должны были бы влиять на движение тяжёлого корабля…
По поводу незначительных, на первый взгляд, явлений могу рассказать вам об одном эффекте, который я рассчитывал лично.
На первых же лётных испытаниях были зафиксированы периодически возникавшие возмущения реактивности, которые отсутствовали при работе установки в наземных условиях. Анализ выявил чёткую корреляцию возникновения возмущений с моментами срабатывания жидкостных реактивных микродвигателей (ЖРД) системы ориентации и стабилизации корабля.
Одна из первых моделей механизма возмущений строилась в предположении, что при срабатывании любого ЖРД, двигаясь с ускорением вместе с кораблём, активная зона реактора "выталкивается" из собственного нейтронного облака.
То есть, сам реактор движется вперёд, а нейтроны остаются на месте?
Примерно так. Получается, что из активной зоны исчезает часть нейтронов, и реактор "приглушается". Проходит возмущение мощности реактора.
Никогда бы не подумали, что может существовать такой эффект, если честно!
Более детальный анализ всё же показал, что в условиях реальных ускорений, создаваемых микродвигателями системы ориентации и стабилизации корабля, в реакторе на быстрых нейтронах масштаб этих эффектов должен быть существенно ниже масштаба наблюдаемых.
А истина оказалась не менее интересной и состояла в следующем.
В наземных условиях люфты и зазоры в конструкции исполнительных механизмов системы управления и защиты реактора (СУЗ) всегда "выбраны" силой тяжести, тогда как в невесомости стержни регулирования имели возможность "плавать" в пределах зазоров и люфтов конструкции.
Нейтронный газ оказывает давление на органы регулирования, отжимая их всё время в одну и ту же сторону - от центра реактора к периферии (плотность нейтронов в центре активной зоны выше, чем на периферии, а стержни регулирования космического реактора располагаются в боковом отражателе, где градиент нейтронного поля максимальный).
В момент срабатывания любого микродвигателя активная зона реактора, жёстко связанная с поворачивающимся вокруг своего центра тяжести кораблём, приближается к стержню со стороны поворота, и реактор получает возмущение по реактивности, причем всегда положительное.
Средняя длительность временного промежутка между срабатываниями микродвигателей стабилизации курса и тангажа корабля составляла несколько десятков секунд. За это время, то есть, к моменту следующего срабатывания, постоянно действующая на органы регулирования сила давления нейтронов возвращала органы работающего реактора в исходное "раздвинутое" положение, и при очередном срабатывании процесс повторялся.
Силы давления нейтронов относительно невелики по абсолютным значениям. Тем не менее, система управления реактором вынуждена была отрабатывать их эффекты, что сильно увеличивало загруженность электродвигателей исполнительных механизмов стержней управления. Температура электродвигателей исполнительных механизмов достигала критических значений. В итоге конструкторам пришлось добавлять в конструкцию СУЗ специальные пружины.
В космосе другие условия, чем на Земле. Те явления, которыми в обычных условиях можно не учитывать, в невесомости становятся существенными.
Уточняющий вопрос по органам СУЗ. Как вводились стержни в активную зону? Ведь гравитации нет…
Конечно, земной гравитации в космосе нет, и под собственным весом стержни падать не могли. Реактор БЭС-5 регулировался изменением утечки нейтронов из активной зоны. Поэтому, чтобы уменьшить реактивность, располагаемые в отражателе нейтронов стержни регулирования выводились из него (утечка нейтронов при этом увеличивалась) и вводились, если требовалось увеличить реактивность, электродвигателями исполнительных механизмов.
Ещё одна интересная отличительная черта космических реакторов - у них синхронно с периодом обращения корабля вокруг Земли колебалась средняя температура. Почему? Потому что менялся режим внешнего теплового облучения корабля.
Причина колебаний заключалась в следующем. С одного квадратного метра холодильника-излучателя нашей ЯЭУ при средней температуре поверхности излучалось около 13 кВт, а солнечная постоянная на орбите Земли (суммарный поток солнечного излучения, проходящий за единицу времени через единичную перпендикулярную потоку площадку), как известно, равна 1,37 кВт/м2, или 10% от нашего излучения. Поэтому в режиме "солнце-тень" отклонения были небольшие, на 5-10°C, но они были.
Колебания значительно больших амплитуд присутствовали в системах термостатирования приборного отсека. Там размещалась электронная аппаратура, и куда-то требовалось отводить теплоту, образующуюся в процессе её работы. Системы термостатирования имеют низкую температуру излучающей поверхности, поэтому режим "солнце-тень" играет для них существенно большую роль.
Какой была средняя температура холодильника-излучателя?
Это второй контур, и у БЭС-5 температура составляла, если не ошибаюсь, 300-350°C. У "Топаза" была повыше, потому что в нём реактор и холодильник работают в едином контуре, так что средняя температура теплоносителя в холодильнике в точности совпадала с таковой в реакторе. У БЭС-5 же имелось два контура, в первом, реакторном средняя температура равнялась 650°C, а температурный перепад на термопреобразователе (разность температур между контурами) составлял примерно 300°C.
Холодильник у БЭС-5 пришлось сделать большим по размерам. Деваться было некуда. Стояла задача отводить в космос неиспользованную в процессе преобразования теплоту, а чтобы сделать это, требуется или площадь, или температура. Температуру поднимать было нельзя, так как если увеличить температуру "холодных" спаев термопреобразователя, то он выйдет из строя. Пришлось наращивать площадь.
Добавлю, что для "Топаза", благодаря определённым техническим решениям, удалось создать более компактный холодильник, и излучение с него было примерно до 25 кВт/м2.
Знаменитая термопара T-46
Итак, с учётом всех факторов, о которых Вы сейчас рассказали, было принято решение использовать для наших космических кораблей ядерную энергетическую установку.
Да, именно такое решение и было принято. По сравнению с солнечными батареями, ЯЭУ суперкомпактна и энергопитание борта не зависит от режима "солнце-тень".
По прошествии 40 лет, могу сказать определенно - система наша оказалась действительно эффективной. Спутники с ядерными реакторами на борту видели все важные для нашей обороны объекты во всех акваториях мирового океана.
БЭС-5 эксплуатировалась с 1970 года. Первый орбитальный полёт с ядерным реактором был неудачен. Корабль сделал больше, чем один виток, но, к сожалению, не сработала ставшая после этого знаменитой термопара Т-46, контролирующая температуру теплоносителя на выходе реактора.
Система автоматического управления (САУ) энергоустановки сначала выводит реактор из глубоко подкритического состояния на уровень мощности, соответствующий так называемой "полке прогрева", то есть, на 30-40% выше номинального. При этом установка разогревается, и её температура растёт.
Когда она достигает установленного значения, включается режим, в котором регулятор начинает поддерживать заданное значение температуры теплоносителя на выходе реактора, корректируя задание на мощность.
То есть, сначала мы поднимаем мощность и поддерживаем её постоянной, а потом, по достижении уставки по температуре, меняем режим и начинаем корректировать задатчик мощности по сигналу термопары, поддерживая температуру теплоносителя на выходе реактора.
Если при этом температура продолжает расти, то регулятор уменьшает ("скручивает) задание на уровень мощности, а если падает, то наоборот. Этот же регулятор компенсирует режим "солнце-тень" - те самые колебания в несколько градусов, о которых я говорил в предыдущей части беседы.
Если термопара Т-46 не сработает, то не произойдёт изменение режима, и мощность реактора останется на полке прогрева. А это выше, чем номинал, это форсированный режим! К сожалению, именно так и произошло…
Что мы позже установили? Термопара стоит на реакторе, реактор в голове корабля, а вторичная аппаратура - в приборном отсеке. Сигналу нужно пройти весь корабль, причём пройти через несколько стыковочных узлов в цепи. Предвосхищая вопрос, уточню - стыковки делались не в той части, за которую отвечал разработчик ЯЭУ. Так вот, где-то хромель с копелью перевернули в термопаре, и она не показывала нужную температуру.
В результате энергоустановка выдала рекордные параметры, электрическая мощность зашкаливала, но недолго - минут через сорок теплоноситель в реакторе закипел, и реактор был заглушен.
А что сделали потом?
Потом дали кому надо… по голове…
Нет, а с аппаратом что сделали потом?
Сам аппарат успешно увёлся на орбиту паркования.
То есть, он до сих пор ещё там находится, на высокой орбите?
Там не только он находится. На высоких орбитах летает почти 1200 кг урана оружейной градации. Неплохое месторождение, не правда ли?
Второй пуск
Второй пуск на "Космосе-402" уже с многовитковым полётом в апреле 1971 года приурочили, естественно, к XXIV съезду КПСС. С учётом опыта первого пуска к этому времени был принят ряд мер, в числе которых было и решение о сопровождении пусков на всех НИПах (Наземных Измерительных Пунктах) командами "пиджаков", как называли гражданских разработчиков военной техники. Меня судьба на время этого пуска занесла на Камчатку.
Камчатский НИП - последний на пути корабля в зоне нашей видимости. После Камчатки корабль уходил на другую, невидимую (с нашей территории) часть орбиты. Чтобы вы представляли себе по времени - минут 20 корабль летит от Семипалатинского космодрома до Камчатки, потом исчезает и только через час появляется в зоне видимости Симферопольского НИПа.
Первые пуски, правда, поддерживались кораблями в акваториях. Один стоял у мыса Доброй Надежды, другой где-то ещё. Тем не менее, на Камчатском НИП была самая большая команда представителей по каждой системе.
А систем на космическом корабле много, и собралось нас в итоге человек 15. Я был, как вы понимаете, по ядерной энергетической установке. Конечно, весь проект был закрытым. Командир воинской части вначале не знал, чем наш пуск особенный, удивлялся - космонавтов запускать меньше людей приезжает. А потом ему пришли официальные бумаги, из которых он узнал, что на борту почти 40 кг урана, а команда на увод в зоне радиовидимости камчатского НИПа - под его личную ответственность.
И как он отреагировал?
Ну как отреагировал? "Вздрогнул" он… Сказал: "Ребята, я всё сделаю, только вы не подведите!".
Последнее, что мы могли сделать со спутником - это дать ему команду на "увод", то есть, переход на высокую орбиту. Но давать в любых условиях её нельзя. Корабль должен сохранять положение в пространстве, потому что иначе есть опасность, что он "уведётся" не вверх, а вниз, на Землю.
Перед уводом реактор глушится, от корабля отделяется отсек увода с ЯЭУ, отсек закручивается, то есть создается гироскопический момент, и уводится на так называемую "орбиту паркования" специальным ракетным двигателем, а борт остаётся на низкой орбите и сгорает в атмосфере. Отсек увода может пассивно существовать на орбите паркования 500 лет до того момента, когда реактор станет радиационно не опасным.
Наблюдение за кораблём с БЭС-5, по сути говоря, было организовано в первую очередь для того, чтобы дать команду на увод, если полёт пойдёт нештатно. Поскольку Камчатский НИП последний, то и ответственность у него максимальная. У него "ответственный вист", как говорят преферансисты. Не выдал сигнал, когда это было нужно - и всё.
А как военные могут понять, что ситуация нештатная, если они до последнего момента даже не знали о существовании нашего проекта? Вот они к нам и обратились - сделаем всё, что от нас зависит, но и вы уж не подведите.
Действительно, в итоге Камчатка не подвела.
Что ещё Вам запомнилось по первым пускам?
Всех деталей пересказать невозможно. Очень много было интересных вещей, связанных с необычными условиями работы установки.
На корабле стояли датчики дозиметрии ДИНы и ДИГи, то есть, датчики измерения нейтронного и гамма- потоков. На определённых витках они фиксировали рост ионизирующего излучения на борту в разы, если не на порядок. В чём дело?
Предположения были самые разные. В том числе, и такие, что наши корабли подсвечивают, что кто-то тумблер включил с той стороны. Я забыл упомянуть, что проявлялось это над Бразилией, и версия о слежке со стороны нашего наиболее вероятного противника имела под собой основания.
Что же оказалось на самом деле? Повышением фона мы были обязаны поясам Ван Аллена. Об их существовании мы, естественно, знали - пояса были открыты буквально после запусков первых искусственных спутников Земли - но мы никак не ожидали встретить их на наших орбитах. Но выяснилось, что мы цепляли знаменитую Бразильскую магнитную аномалию, место, где радиационные пояса походят ближе всего к поверхности нашей планеты.
Вершина технологий
Анатолий Васильевич, во второй части беседы нам хотелось бы поговорить о будущем. Как говорят, у ФЭИ в своё время была стратегия развития космической ядерной энергетики. Как обнинский институт предлагал двигаться вперёд?
Не только у ФЭИ, у страны была стратегия. Мы готовили её концепцию и участвовали в подготовке постановления правительства "О концепции развития космической ядерной энергетики в России". Подписал постановление премьер-министр Виктор Черномырдин 02 февраля 1998 года. Стратегия на тот момент смотрелась нормально, потому что всё у нас функционировало, целы кадры и можно было эффективно вкладываться в наш сектор. И она парировала действия американской стороны.
В прошлом необычайно сильным импульсом для развития техники - особенно, техники оборонного значения - служила конкуренция с Западом. Нам было важно запустить спутник раньше американцев, послать АМС на Луну раньше американцев. Потом Штаты, в свою очередь, опомнились, засучили рукава, взялись за дело и раньше нас высадили людей на Луну.
А сейчас, после четвертьвекового простоя, наш ядерный космос оказался далеко от переднего края. Стимулы для развития отсутствуют. А ведь одно предприятие не может чисто физически осваивать космос самостоятельно. Всё, что связано с космосом, есть достижение всего общества.
Приведу такой пример. Китайцы очень хотели создать у себя космическую ядерно-энергетическую установку, особенно, когда узнали, что с её помощью можно делать в военных целях. И они занялись термоэмиссией. Причём занялись плотно, бросили на этот проект немало сил и ресурсов. Но остановились на том, что у них нет необходимых технологий, без которых термоэмиссию не создать.
У китайцев всё выходило как у старика Хоттабыча - с виду такой же телефон, но не функционирует. Их электрогенерирующие каналы отрабатывали максимум 200 часов и выходили из строя, потому что начиналась разгерметизация. Что они только не делали! Но результатов не добились, потому что не было у Китая технологий, которые позволяли бы создать металлокерамические вакуум-плотные радиационностойкие соединения. И пришлось им от ядерного космоса отказываться.
Что представляла собой советская технологическая цепочка для создания реактора "ТОПАЗ", можно представить по такому факту - у нас было 300 контрагентов! Какую-нибудь резиночку для вакуум-плотного соединения, которая должна была быть радиационно-стойкой и держать свои свойства до температуры -50°C) нам изготавливало не какое-нибудь ООО "Рога и Копыта", а Институт вечной мерзлоты, и отсылал нам её по литерному заказу после полного цикла испытаний и подтверждения ресурса.
Казалось бы, можно было бы сослаться на опыт автомобилестроения. Да, действительно, собирать у себя автомобили из импортных комплектующих реально, если своих комплектующих нет. В автомобильной промышленности так поступать можно, а вот при создании космической техники нельзя.
Завезти комплектующие для реактора китайцы не смогли, а сделать свои не получилось. Уровень технологического развития Китая оказался недостаточным для того, чтобы создавать такие системы самостоятельно.
Поэтому когда мы говорим о будущем ядерного космоса, то нам волей-неволей приходится рассуждать о технологическом уровне, на котором находится страна. Если мы хотим что-то делать в этом направлении, то все комплектующие, все элементы технологической цепочки должны соответствовать определённому уровню.
Как Вы считаете - а нужно ли нам вообще думать о космосе?
Нужно без сомнения. Космос должен быть освоен точно так же, как мы постепенно осваивали мировой океан и атмосферу. Грубо говоря, всего сто лет назад мы с колоколен сигали и на метле летали, а сегодня мы чувствуем себя уверенно в ближнем космосе, в окрестностях Земли.
Может быть, даже слишком уверенно. Мы выводим новые объекты в околоземное пространство большими темпами, чем выведенное нами "тонет" в атмосфере. Накапливается мусор, периодически заброшенные спутники взрываются, а их осколки могут поражать другие объекты.
Некоторые авторы используют понятие "орбитальная критическая масса", когда во всей этой орбитальной системе может инициироваться "цепная реакция" разрушений - от взрыва одного спутника по эффекту домино выйдут из строя все остальные. И тут-то мы поймём - насколько же сильно наша повседневная жизнь сегодня зависит от космоса!
Не могу сказать, насколько такие прорицатели правы, но задуматься над их словами стоит. По этой причине, уверен, что мораторий на запуски ядерных объектов в ближний космос сохранится в том или ином виде надолго.
Лунная АЭС и лазерная передача энергии
Мне представляется, что надо идти другим путём, добиваться реальных технологических прорывов, а не повторять пройденное. Создавать ядерный реактор для космического корабля трудно, вопросы с его утилизацией остаются, пусть и ждут остановленные реакторы своего часа на высоких орбитах.
Почему бы не пойти по пути передачи энергии на корабли с Земли? Или лучше с Луны, так как на Земле нам будет мешать атмосфера. Представьте, что мы построили АЭС на Луне, в качестве потребителя подсоединили к ней передающую систему, отрегулировали плотность энергии в луче так, чтобы она была меньше 10 солнц, и спокойно передаём энергию лучами к потребителям - космическим аппаратам.
Уточню - плотность энергии в луче можно измерять "в солнцах". Условно считается, что если плотность меньше 10 солнц, то это луч мирного назначения, а свыше 10 солнц - оружие.
То есть, построена Лунная АЭС, она вырабатывает энергию, и далее энергия лазером передаётся потребителю, так?
Да. И обеспечивает весь космический парк, питает всю космическую технику. Грубо говоря, мы на Луне сделаем ещё одно Солнце, которое будет светить не для всех, а только для тех, кому это реально нужно.
Это намного более практичная вещь, чем всевозможные прожекты по добыче гелия-3 на Луне. Добыть гелий мы теоретически можем, привезти на Землю тоже способны (я намеренно оставляю в скобках, во сколько нам это обойдётся!), но использовать мы его не сумеем. Нет у нас в распоряжении термоядерных реакторов, в которые мы могли бы загружать гелий-3. И, по всей видимости, ещё очень долго таких реакторов не будет.
Современное развитие технологий позволяет строить АЭС на Луне?
Никаких принципиально неразрешимых технических проблем нет. Более того, и теорему существования можно считать доказанной. Реакторы успешно эксплуатировались в космосе, где условия хуже, чем на Луне - на нашем естественном спутнике всё-таки имеется некоторая сила тяжести.
Скажу вам, что когда я только пришёл на работу в ФЭИ, проекты лунной базы уже рассматривались, и наличие АЭС на таких базах предполагалось. Я и сам подобными проектами занимался. Мне представляется, что сегодня уровень наших знаний и достигнутый технологический уровень достаточны для того, чтобы приступить к созданию лунной станции с энергопередающей системой.
Хорошо, АЭС на Луне мы построим. Согласны с тем, что эта задача принципиально решаема для нашего уровня технологий. Но были ли практические опыты по передаче ядерной энергии с поверхности в космос?
Пока не было. У нас, к сожалению, пока нечего передавать. Опыт можно было бы провести, но для этого нужно иметь источник такого излучения.
А лабораторные испытания были?
А что тут пробовать? Посветите на фотопреобразователь, и он сразу отзовётся. Пробовать на концептуальном уровне уже бессмысленно, нужно переходить к практическим стадиям. Вот там однозначно возникнут вопросы.
Например, что делать с пылью, и как она будет сказываться на характеристиках луча? На Луне нет атмосферы, значит, космические частицы ничто не задерживает, и проблему их влияния на луч придётся внимательно просчитывать.
Теперь предлагаю немного пофантазировать на концептуальном уровне. Какие перспективы у нас появятся, если мы освоим передачу энергии с Луны космическим аппаратам? Никто нам не мешает построить сотни лунных АЭС и передавать с них энергию на Землю. Таким образом, мы сможем достичь огромного прорыва - освободить нашу планету от энергетического производства и вынести его на Луну.
Конечно, это случится не завтра и даже не послезавтра. Разумеется, здесь возникнут новые проблемы. Какие плотности будут в лунных лучах, как это скажется на атмосфере, на биосфере? Или такая ситуация - случайно или намеренно, но плотность энергии в лучах, идущих на Землю, станет больше известного уровня, и лучи сразу превратятся в смертоносное оружие.
Всё это сегодня просматривается на концептуальном уровне. Мне кажется, что это направление, по которому можно двигаться, потому что оно сулит большие выгоды всему человечеству.
ЯРД и Марс
Мы говорим о том, как атомная энергия может быть использована в ближнем космосе. А что можно сказать о космосе дальнем, глубоком?
Глубокий космос - мы до сих пор не знаем, что это такое. Мы делаем только первые шаги к другим планетам, к окраинам Солнечной системы.
Первый вопрос - насколько реален ЯРД?
Разработки такие велись, и ФЭИ занимал в них не последнее место. Наш институт являлся научным руководителем этой проблематики. В Семипалатинске на полигоне были проведены три огневых испытания.
Достаточно подробно эта тема была изложена в журнале "Новости космонавтики" №12 за 2009 год в статье "Дмитрий Блохинцев и становление отечественного "ядерного космоса". Авторы статьи - я и мои коллеги по ФЭИ А.Портяной и Е.Сердунь. А годом раньше в том же журнале была опубликована ещё одна статья из ФЭИ "Из истории создания космических ядерных реакторов". Интересующимся вопросом рекомендую их к прочтению.
В космосе ЯРД не испытывались. Развитие этого направления сдерживается проблемами топливных и конструкционных материалов.
Расскажу одну поучительную притчу. Есть несколько стадий общения научного работника с конструктором. На первой стадии, когда учёный приносит конструктору еще совсем "сырую" идею, тот отвечает - то, что ты придумал, даже нарисовать в ЕСКД нельзя. На второй стадии ответ таков - нарисовать можно, сделать нельзя, ведь есть ещё технологи со своими требованиями, и модель по ним не проходит. Третий визит - нарисовать можно, сделать можно, работать не будет, так как нет материалов, способных выдержать рабочие режимы. И наконец, четвёртая стадия - нарисовать можно, сделать можно, работать должен, проект можно запускать.
Мы с ЯРД пребываем, на мой взгляд, на третьей стадии. И причина проста - нет надёжных материалов для требуемых в этом типе двигателя условий. Нам обязательно нужны высокие температуры. Следовательно, нам нужно иметь жаропрочные материалы, способные надёжно сохранять свои свойства в условиях высоких температур, воздействия ионизирующего излучения и других характерных для космоса черт, в течение длительной ресурсной работы (как минимум, десятилетия).
С другой стороны, все согласны с тем, что для исследования - и, тем более, освоения - других планет требуется ЯРД. В Соединённых Штатах при конгрессе собиралась экспертная комиссия, которая сделала вывод, что единственная технология, способная обеспечить полёт человека на Марс - ядерная.
Но верхом на реакторе лететь на Марс почему-то никто не хочет. Между нами, и правильно делает. Тогда как можно поступить? Давайте создадим транспортный корабль с ядерным двигателем. Это будет беспилотный грузовой аппарат, который можно будет запускать к Марсу, и он по дороге к Красной планете "развесит" заправочные станции с химическим ракетным топливом. Тогда к Марсу станет возможным отправлять обычный "неядерный" пилотируемый корабль, не опасаясь, что люди на нём окажутся в случае нештатной ситуации полностью беспомощными.
Красиво!
Да, есть такая красивая идея. И полагаю, что никем она не оспаривается, потому что долететь на обычном топливе до Марса без дозаправки фактически невозможно, а отправлять людей вместе с реактором рискованно.
Вместо заключения
О будущем можно говорить долго и много. Были красивые проекты в ФЭИ, ещё больше в России. Но я бы предпочёл в завершение нашей беседы вспомнить о той концепции, что в нашей стране была принята, но так и не реализована.
На сегодняшний день новой концепции по использованию ядерной энергии в космическом пространстве у России фактически не существует. А та концепция, которая была принята, уже давно забыта.
Имеется в виду концепция, подписанная при Черномырдине?
Да, при Черномырдине в последний год его правления. Главное достоинство концепции заключалось в её сбалансированности. В ней просматривались различные аспекты, прежде всего, с позиции обеспечения обороноспособности.
Очень жаль, что её реализация не была даже начата. Хочу вам сказать, что американцы сначала заволновались, когда документ появился. Заволновались, потому что он целенаправлен и реально выполним. Потом, когда они поняли, что на всё про всё выделено буквально "три рубля", то сказали "Тьфу!" и успокоились.
Правительство России концепцию приняло и не выделило на её реализацию ни копейки. Бюджет был тогда настолько дефицитен, что, можно сказать, его не было вообще. Тогда олигархи ускоренно размножались, и все средства тратились на это. И получилось так, что пока олигархи размножались, наука умирала.
Общество должно быть настроено на то, чтобы поощрять работу науки. Должно быть признание, понимание важности научной деятельности.
Я часто в этой связи вспоминаю Индию, где мне довелось по служебной надобности быть после индийских ядерных испытаний 1998 года. Там народ ликовал от новости, что у них появилась бомба. Известного доктора Анила Какодкара чтили, как наших ядерщиков в 50-60-ые годы. Это пример взаимосвязи между общественной поддержкой и работой учёного, инженера и технолога.
Ну что же… Остаётся только пожелать, чтобы ядерный космос в России получил бы со временем такую же поддержку, какую он имел в советские годы. А Вам, Анатолий Васильевич, большое спасибо за очень интересное интервью для электронного издания AtomInfo.Ru!
Интервью подготовили Игорь БАЛАКИН и Александр УВАРОВ (AtomInfo.Ru).
Источник: http://atominfo.ru.
Рейтинг публикации:
|
