Атому найдут работу на орбите

На форуме "Новое знание", который стал заметным событием Года науки и технологий, в числе больших научно-технических проектов, реализуемых в России, был впервые открыто представлен облик космических аппаратов и орбитальных станций с использованием ядерной энергодвигательной установки и буксира на ее основе.

За таким буксиром прижилось название "Зевс", а энергетический модуль и связанные с ним ОКР решено называть "Нуклон".

Подробности, что были озвучены в публичной презентации исполнительного директора Роскосмоса по перспективным программам и науке Александра Блошенко, позволяют оценить, насколько продвинулись российские ученые и конструкторы в амбициозном проекте, стартовавшем более десяти лет назад.

Напомним: еще в 2010 году правительство России выделило первые 500 миллионов рублей на создание "космического корабля с атомным реактором". А точнее - транспортно-энергетического модуля (ТЭМ) с ядерной энергодвигательной установкой мегаваттной мощности. Такой, чтобы могла служить тяговым (или разгонным) двигателем в полете и быть при необходимости источником энергии для орбитальной станции или посадочного модуля.

К решению этой задачи официально подключились государственная корпорация "Росатом" и Федеральное космическое агентство (ныне - ГК "Роскосмос"). Как считали тогда и считают сегодня, такие двигатели, особым образом сконструированные для работы в условиях невесомости, неизбежно потребуются для длительных космических миссий - межпланетных полетов, долговременных станций на земной и лунной орбитах, а в перспективе - для стационарных баз на Луне и других объектах Солнечной системы.

Десять лет назад за создание общей концепции ТЭМ взялись специалисты Центра имени Келдыша (Роскосмос), а ядерную установку для него стали проектировать в московском НИКИЭТ (Росатом) с участием подмосковного НПО "Луч", где занялись разработкой особых видов ядерного топлива. Весь проект, рассчитанный на 9 лет, предусматривал финансирование в объеме 17 миллиардов рублей. К 2012 году обещали эскизный проект, а дальше - техническое проектирование и моделирование всей системы на суперкомпьютерах. Отработка ядерного реактора как двигательной установки для ТЭМ - 2015 год.

Двигатели, сконструированные для работы в условиях невесомости, потребуются для длительных космических миссий

Время от времени в печати проскальзывали отрывочные сведения о состоянии работ, а потом под предлогом режима секретности и они перестали появляться.

Вновь об этой теме заговорили на уровне первых лиц Роскосмоса и Росатома летом-осенью 2020 года. И тогда же стало известно, что к проекту активным образом подключилось конструкторское бюро "Арсенал", расположенное в Петербурге и располагающее своей производственной базой.

Это КБ известно пилотными разработками в области космической техники с конца 60-х годов прошлого века.

Отметим, что именно в "Арсенале" созданы космические аппараты радиолокационной разведки "УС-А" с ядерной энергоустановкой. Их летно-конструкторские испытания начались в 1973 году, а в 1975-м они приняты в эксплуатацию.

Эта и другие успешно выполненные работы дали основание закрепить за КБ "Арсенал" статус головного предприятия по созданию космических комплексов наблюдения.

А в декабре 2020 года, как стало известно, с "Арсеналом" заключен контракт на участие в проекте "Зевс-Нуклон". По сведениям из неофициальных источников, контракт оценен в 4,2 миллиарда рублей и предусматривает создание аванпроекта, в котором должны быть учтены-интегрированы все наиболее значимые наработки, полученные в организациях Росатома и в Роскосмосе с 2010 года в рамках общего проекта. Оговорено, что указанные в контракте работы предстоит завершить к июлю 2024-го.

Тема ядерной энергетики для освоения космического пространства была обсуждаемой и на совещании с участием президента России, которое прошло в Самаре в знаковый день 60-летия первого полета в космос. По словам Дмитрия Рогозина, "президент очень внимательно заслушал, что у нас наработано и Центром Келдыша, и конструкторским бюро "Арсенал". Главе государства сообщили, что некоторые элементы ядерного буксира уже существуют "в железе".

А в презентации исполнительного директора по перспективным программам и науке Госкорпорации "Роскосмос" Александра Блошенко были представлены два варианта космических аппаратов с ядерным тягачом-буксиром: один - с роторным магнитоплазменным двигателем, другой - с ионными двигателями. Летом 2020-го сообщалось, что в Центре Келдыша "успешно проведены огневые стыковочные испытания нового ионного двигателя ИД-200 КР мощностью до 3 кВт с удельным импульсом тяги до 4500 секунд".

Как пояснили участники этих испытаний, ионный двигатель - одна из разновидностей электрических ракетных двигателей. Принцип его работы основан на создании реактивной тяги с помощью ионизированного газа, разогнанного до высоких скоростей в электрическом поле. Такие двигатели обладают существенно меньшей тягой по сравнению с химическими и ядерными, но зато выгодно отличаются малым расходом топлива и большой продолжительностью функционирования - в условиях космоса могут непрерывно работать на протяжении нескольких лет.

Сочетание ионных "долгожителей", пусть и слабосильных, с мегаваттной мощью ядерной установки и представляется главным ноу-хау в интегрированном проекте. Согласно озвученным ныне планам, первая миссия аппарата с ядерным буксиром может состояться в 2030 году, рассчитана на 50 месяцев и будет включать полет к Луне, потом к Венере и Юпитеру. Запуск такого аппарата со стартовым весом 22 тонны намечается с космодрома Восточный ракетой-носителем "Ангара-А5В" и разгонным блоком "Фрегат".

Справка

Идея использовать ядерные двигатели на космических аппаратах была высказана в начале 60-х. Уже тогда академики Мстислав Келдыш, Сергей Королев и Игорь Курчатов - первые лица советской космической программы и советского атомного проекта - выдвигали такие задачи. Аналогичные разработки с прицелом на создание новых вооружений велись и в США.

Советский Союз вывел с 1970 по 1988 год на различные орбиты 32 космических аппарата с термоэлектрической ядерной энергоустановкой (принцип ее работы основан на превращении энергии распада атома в электрическую энергию). Такие установки имели сравнительно небольшую мощность и ограниченный во времени срок службы, после чего сходили с орбиты, создавая головную боль - куда упадут радиоактивные обломки? - для наземных служб слежения.

В конце 80-х была заключена договоренность не запускать больше спутники с такими энергоустановками. Но сейчас, как полагают в Роскосмосе и Росатоме, в связи с подготовкой международных экспедиций к Луне и Марсу прежние запреты могут быть пересмотрены.

Инфографика "РГ" / Мария Савельева / Александр Емельяненков