El desarrollo de un motor espacial nuclear comenzó en la Federación Rusa.

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El desarrollo de una central nuclear de megavatios para una nueva generación de tecnología espacial comenzó en Rusia. Tarea asignada al Centro de Investigación Keldysh. El director del Centro, el presidente de la Academia Rusa Tsiolkovsky de Cosmonáutica Anatoly KOROTEYEV, le cuenta a Interfax-AVN sobre la importancia de este proyecto para la cosmonauta rusa y su importancia para Interfax-AVN, escribe Rewer.net.

- Anatoly Sazonovich, el desarrollo de una planta de energía nuclear se ha convertido en un objetivo prioritario, para cuyo logro se concentrarán recursos considerables. ¿Es este realmente un proyecto del que depende el futuro de la astronáutica?



- Eso es correcto. Veamos qué está haciendo la astronáutica hoy. Veremos áreas como las comunicaciones por satélite, la navegación espacial de alta precisión, la percepción remota de la Tierra, es decir, todo lo relacionado con el soporte de información. La segunda dirección es la solución de preguntas relacionadas con la expansión de nuestro conocimiento del espacio más allá del espacio circunterrestre. Finalmente, la cosmonauta, tanto en nuestro país como en otros países, está trabajando para resolver un rango específico de tareas de defensa. Aquí hay condicionalmente tres conjuntos de tareas para la actividad espacial de hoy. Para resolverlos, se utilizan sistemas de transporte usados, probados en el tiempo.

Si observamos lo que esperamos de la astronáutica mañana, aquí, junto con la mejora de la gama de problemas ya resueltos, se plantean cuestiones sobre el desarrollo de tecnologías de producción en el espacio. También estamos hablando de expediciones a la Luna y Marte. Y no se trata de visitar expediciones, que fue la expedición estadounidense a la Luna, sino de una larga estadía en otros planetas, para que puedas dedicar el tiempo suficiente para estudiarlos.

Además, surgen preguntas sobre el posible suministro de energía de la Tierra desde el espacio, sobre la lucha contra el peligro de los asteroides y cometas. Todas estas tareas son de un orden completamente diferente a las de hoy. Entonces, si pensamos en qué tan bien este complejo de tareas está proporcionado por la estructura de transporte y energía, veremos que existe una gran necesidad de mejorar el suministro de energía de nuestra nave espacial y la eficiencia del motor.

Hoy tenemos vehículos antieconómicos. Imagínese, de cada 100 toneladas que vuelan lejos de la Tierra, en una carga útil, en el mejor de los casos, 3% gira. Esto es para todos los cohetes modernos. Todo lo demás se emite en forma de combustible quemado.

En cuanto a las tareas futuras, es extremadamente importante que nos movamos lo suficientemente económicamente en el espacio. Aquí está el concepto de empuje específico, que caracteriza la eficiencia del motor. Esta es la relación entre el empuje creado por él y el consumo masivo de combustible. Si tomamos el primer cohete V-2 alemán, entonces su empuje específico en unidades antiguas fue igual a 220 segundos. Hoy en día, el mejor sistema de propulsión y energía que utiliza hidrógeno con oxígeno proporciona un empuje específico por hasta 450 segundos. Esos años 60-70 de trabajo de las mejores mentes del mundo aumentaron el valor del empuje específico de los motores de cohetes tradicionales solo dos veces.

¿Es posible aumentar esta cifra varias veces o por órdenes de magnitud? Resulta que hay. Por ejemplo, al usar motores nucleares, podríamos aumentar el empuje específico a aproximadamente 900 segundos, es decir, otras dos veces. Y al utilizar un fluido de trabajo ionizado para romper, podría alcanzar los segundos de 9000-10000, es decir, aumentar el empuje específico de 20. Y esto ya se ha logrado parcialmente hoy: los propulsores de plasma se utilizan en satélites con pequeños empujes, que dan un empuje específico del orden de 1600 segundos. Sin embargo, tales dispositivos todavía necesitan suficiente energía eléctrica. Si no tiene en cuenta una estructura completamente única: la Estación Espacial Internacional, donde el nivel de electricidad es aproximadamente 100 kW, entonces, los satélites más potentes tienen hoy el nivel de suministro eléctrico de todos los 20-30 kW. Es muy difícil resolver una serie de problemas si nos mantenemos en este nivel.

- Es decir, ¿necesitas un salto cualitativo?

- si. Cosmonáutica, hoy está experimentando un estado cercano al que aviación Resultó ser después de la Segunda Guerra Mundial, cuando quedó claro que con los motores de pistón ya no era posible aumentar la velocidad, era imposible aumentar seriamente el alcance y, en general, tener aviones económicamente viables. Luego, como recordarán, ocurrió un salto en la aviación, y cambiaron de motores de pistón a motores a reacción. Aproximadamente la misma situación se encuentra ahora en la tecnología espacial. Nos falta la perfección energética para resolver problemas serios.

Por cierto, no quedó claro hoy. Ya en las 60-70-ies, el trabajo comenzó en Estados Unidos y en Estados Unidos sobre el uso de la energía nuclear en el espacio. Inicialmente, la tarea era crear motores de cohetes, que en lugar de la energía química de la combustión del combustible y el oxidante utilizarían el calentamiento del hidrógeno a una temperatura de aproximadamente 3000 grados. Pero resultó que tal camino directo sigue siendo inefectivo. Recibimos grandes empujes por un corto tiempo, pero al mismo tiempo lanzamos un chorro que, en caso de un funcionamiento anormal del reactor, puede estar contaminado radioactivamente.

A pesar de la enorme cantidad de trabajo realizado en 60-70-s en la URSS y en los EE. UU., Ni nosotros ni los estadounidenses pudimos crear motores confiables que funcionen en ese momento. Trabajaron, pero no lo suficiente, porque calentar hidrógeno a 3000 miles de grados en un reactor nuclear es una tarea seria.

Hubo problemas con el medio ambiente durante las pruebas en tierra de los motores, ya que se emitieron chorros radiactivos a la atmósfera. En la URSS, estos trabajos se llevaron a cabo en el sitio de prueba de Semipalatinsk, especialmente preparado para pruebas nucleares, que se mantuvo en Kazajstán.

Y, sin embargo, en términos del uso de la energía nuclear para impulsar la nave espacial de la URSS en esos años, dio un paso muy serio. El satélite 32 fue fabricado. Con el uso de energía nuclear en los aparatos, fue posible obtener potencias eléctricas de un orden de magnitud mayor que con la energía solar.

Posteriormente, la URSS y los EE. UU., Por diversas razones, detuvieron este trabajo por un tiempo. Hoy está claro que necesitan ser renovados. Pero parecía irrazonable renovarlo de tal manera frontal para hacer un motor nuclear con las deficiencias antes mencionadas, y propusimos un enfoque completamente diferente.

- ¿Y cuál es la diferencia fundamental entre el nuevo enfoque?

- Este enfoque difería del anterior en la misma forma en que un automóvil híbrido difiere de un automóvil normal. En un automóvil ordinario, el motor gira las ruedas, y en los autos híbridos, el motor produce electricidad, y esta electricidad ya gira las ruedas. Es decir, se está creando algún tipo de central de energía intermedia.

De manera similar, hemos propuesto un esquema en el que el reactor espacial no calienta el chorro que se expulsa de él, sino que produce electricidad. El gas caliente del reactor gira la turbina, la turbina gira el generador eléctrico y el compresor, que hace circular el fluido de trabajo en un circuito cerrado. El generador produce electricidad para un motor de plasma con una gravedad específica 20 veces superior a la de los motores químicos.

¿Cuáles son las principales ventajas de este enfoque? En primer lugar, no es necesario el sitio de prueba de Semipalatinsk. Podemos realizar todas las pruebas en el territorio de Rusia, sin que nos vean envueltos en negociaciones internacionales largas y difíciles sobre el uso de energía nuclear fuera del estado. En segundo lugar, el chorro que sale del motor no será radiactivo, ya que un fluido de trabajo completamente diferente pasa a través del reactor, que está en un circuito cerrado. Además, no necesitamos calentar el hidrógeno en este esquema, aquí circula un fluido de trabajo inerte en el reactor, que se calienta hasta los grados 1500. Simplificamos seriamente nuestra tarea. Finalmente, al final, no elevaremos el empuje específico, sino los tiempos 20 en comparación con los motores químicos.

- ¿Es posible nombrar el tiempo del proyecto?

- El proyecto incluye los siguientes pasos: en 2010, el inicio del trabajo; en 2012, finalización del diseño de esquema y modelado exhaustivo por computadora del flujo de trabajo; en 2015, la creación de una central nuclear; en 2018, la creación de un módulo de transporte que utiliza este sistema de propulsión para preparar el sistema para el vuelo el mismo año.

Por cierto, la fase de simulación por computadora no era previamente característica de los productos creados por la tecnología espacial, pero hoy en día es absolutamente necesaria. En el ejemplo de los últimos motores que se desarrollaron en Rusia, Francia y los Estados Unidos, quedó claro que el método antiguo clásico, cuando se hicieron una gran cantidad de prototipos para la prueba, estaba obsoleto.

Hoy en día, cuando las capacidades informáticas son muy altas, especialmente con la llegada de las supercomputadoras, podemos proporcionar modelos físicos y matemáticos de procesos, crear un motor virtual, jugar a posibles situaciones, ver dónde están las trampas, y solo después crear un motor como se dice "en hardware ".

Aquí hay un ejemplo de ello. Probablemente haya escuchado sobre el motor RD - 180 creado para los estadounidenses en la oficina de diseño de Energomash para el cohete Atlas. En lugar de copias 25-30, que generalmente funcionaban en el motor, solo necesitó 8, y RD-180 entró en funcionamiento de inmediato. Porque los desarrolladores se han dado la molestia de todo esto "perder" en las computadoras.

- ¿Cuál es el precio de la emisión?

- Hoy, todo el proyecto ha declarado 17 billones de rublos en 2018 al año inclusive. 2010 millones de rublos se asignaron directamente a 500 para el año, incluidos 430 millones de rublos para Rosatom y 70 millones de rublos para Roscosmos.

Naturalmente, nos gustaría creer que si el liderazgo del país dice que esta es un área prioritaria y el dinero se asigna, se les dará.

La cantidad declarada es menor de lo que nos gustaría, pero creo que esto es suficiente para los próximos años, y con este dinero puede realizar una gran variedad de trabajos.

Nuestro instituto ha sido nombrado jefe de la planta de energía nuclear; es probable que el módulo de transporte sea realizado por Energia Rocket and Space Corporation.

En general, el proyecto se basa en la cooperación, que consiste principalmente en las empresas de Rosatom, que debe hacer el reactor, y Roscosmos, que fabricará los turbocompresores, los generadores y los motores.

Por supuesto, el trabajo se utilizará antecedentes científicos, creados en años anteriores. Por ejemplo, la base para el desarrollo del reactor es un gran número de decisiones que se tomaron previamente en el motor nuclear. La cooperación es la misma. Este es el Instituto de Investigación de Tecnología Podolsk, el Centro Kurchatov, este es el Instituto de Física y Poder de Obninsk. El Centro Keldysh, la oficina de diseño de ingeniería química y la oficina de diseño de ingeniería química de Voronezh hicieron mucho a lo largo de un circuito cerrado. Aprovecharemos esta experiencia al crear un turbocompresor. El generador, conectamos el Instituto de Electromecánica, que tiene experiencia en la creación de instancias de vuelo de generadores.

En resumen, hay una reserva considerable, el trabajo no comienza desde cero.

- ¿Puede Rusia adelantarse a otros países en este trabajo?

- No excluyo esto. Tuve una reunión con el subjefe de la NASA, discutimos temas relacionados con el retorno al trabajo sobre energía nuclear en el espacio y dijo que los estadounidenses están mostrando un gran interés en este tema. En su opinión, no se puede excluir la posibilidad de forzar el trabajo en esta dirección en Occidente.

No excluyo que China pueda responder con acciones activas de su parte, por lo tanto, es necesario trabajar rápidamente. Y no solo para adelantarse a alguien por medio paso. Debemos trabajar rápido, ante todo, para que en la cooperación internacional emergente, y de facto que se está formando hoy, nos veamos decentes. De modo que nos llevaron allí, y no nos llevaron al papel de las personas que debían hacer cerchas metálicas, sino a relacionarnos con nosotros tal como era, por ejemplo, en los 90. Luego se desclasificó un gran complejo de obras sobre fuentes nucleares en el espacio. Cuando estos trabajos se dieron a conocer a los estadounidenses, les dieron una calificación muy alta. En la medida en que se elaboraron programas conjuntos con nosotros.

En principio, es posible que haya un programa internacional sobre plantas de energía nuclear, similar al programa de cooperación en curso para la fusión termonuclear controlada.

- Anatoly Sazonovich, en 2011, el mundo celebrará el aniversario del primer vuelo tripulado al espacio. Una buena razón para recordar los logros de nuestro país en el espacio.

"Creo que sí". Después de todo, no fue solo el primer vuelo tripulado al espacio. El vuelo fue posible mediante la resolución de una amplia gama de problemas científicos, técnicos y médicos. Por primera vez, un hombre voló al espacio y regresó a la Tierra, por primera vez se demostró que el sistema de protección térmica funciona normalmente. El vuelo tuvo un tremendo impacto internacional. No olvidemos que todos los años de 16 han pasado desde el final de la guerra más dura para el país. Y resultó que un país que ha perdido más de 20 millones de personas y ha sufrido un daño tremendo no solo puede hacer algo al más alto nivel mundial, sino incluso estar por delante de todo el mundo durante un período. Fue una manifestación extremadamente importante que elevó la autoridad del país y el orgullo de la gente.

En mi vida hubo dos eventos similares en importancia. Este es el Día de la Victoria y la reunión de Yuri Gagarin, que vi personalmente. 9 May 1945, todo Moscú, desde la Plaza Roja hasta los suburbios, salió a celebrar en las calles. Fue una carrera realmente espontánea, y la misma carrera impresionante fue en abril 1961, cuando Gagarin voló.

Debe fortalecerse la importancia internacional del 50 aniversario del primer vuelo. Es necesario enfatizar y recordar a la sociedad el papel de nuestro país en la exploración espacial. Desafortunadamente, en los últimos años 20 no lo hemos hecho muy a menudo. Si abres Internet, verás una gran cantidad de materiales relacionados, por ejemplo, con la expedición estadounidense a la Luna, pero no hay demasiados materiales relacionados con el vuelo de Gagarin. Si habla con estudiantes actuales, no sé de quién es el nombre que mejor conocen, Armstrong o Gagarin. Por lo tanto, considero absolutamente correcto celebrar el aniversario 50 del primer vuelo espacial tripulado a nivel estatal y darle una dimensión internacional.

La Academia Rusa de Cosmonauta Tsiolkovsky emitirá una medalla para este evento, que se otorgará a las personas que participaron en el primer vuelo o que han hecho una contribución suficiente al desarrollo de la cosmonauta. Además, nos estamos preparando para celebrar una gran conferencia internacional, en la que tenemos la intención de llevar el debate con socios extranjeros y rusos sobre las características de la cosmonauta tripulada que son características de la etapa moderna. Hay muchas preguntas difíciles.

Si hoy detenemos a cien personas en la calle y preguntamos qué astronautas vuelan en el espacio ahora, Dios no lo permita, si tres o cuatro personas nos contestan, y no estoy convencido de eso. Y si nos hacemos la pregunta, qué hacen los astronautas en la estación, mucho menos. Creo que la promoción de la vida en el espacio real, los vuelos tripulados es extremadamente importante, y no es suficiente. Un montón de material estúpido en la televisión, cuando alguien se reunió con extraterrestres, o como extraterrestres se llevaron a alguien

Repito, el quincuagésimo aniversario del primer vuelo tripulado al espacio es un evento verdaderamente de época, y debe notarse de la manera más digna, tanto dentro de nuestro país como a nivel internacional. Y, por supuesto, nuestro instituto participará directamente en el mismo, que se relacionó con este vuelo y participó en él. Varios de nuestros empleados de ese período recibieron premios estatales por resolver tareas de vuelo en particular. Por ejemplo, el director adjunto del entonces instituto, el académico Georgy Petrov, recibió el título de Héroe del Trabajo Socialista por desarrollar métodos para la protección térmica de una nave durante el descenso de la órbita. Por supuesto, trataremos de celebrar adecuadamente este evento.
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    3 comentarios
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    1. 0
      6 julio 2012 11: 57
      Me pregunto quién esta vez ganará la carrera espacial. Las probabilidades son aproximadamente iguales.
    2. 0
      Abril 6 2015 00: 45
      El ganador es el que primero crea la imagen de un ascensor espacial y, por lo tanto, reduce significativamente el costo de la carga en órbita, y no un motor nuclear.
      Se necesitará un motor nuclear para los movimientos en el espacio y es poco probable que tenga inmediatamente una relación empuje / peso de más de 1. Además, si el fluido de trabajo no se calienta directamente desde el reactor, y un motor no tan limpio es muy adecuado para movimientos en el espacio.
      1. 0
        8 Mayo 2016 17: 03
        Bueno, para vuelos a la luna o a Marte, no será superfluo. Y con respecto a KL, aquí también, se nos han presentado oportunidades. Putin recientemente en una conferencia europea. Según la ecología, anunció la tecnología de propiedad rusa para crear nanotubos 200 veces más baratos que en el oeste. Esto sigue siendo un paso pequeño y todavía no se ha hecho un hilo completo de longitud arbitraria. Pero, por ejemplo, podrán reforzar la armadura de aluminio o los cascos de los aviones y esto aumentará la fuerza en 10 veces.

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