Как будут работать космические ядерные двигатели

В сфере освоения космоса Россия делает ставку на ядерные технологии, автоматические миссии и робототехнику — эти направления закладываются, в частности, в программы исследования Луны. Об этом рассказали ученые на тематическом заседании президиума Российской академии наук, прошедшем во второй день Недели космоса в России.

— Сегодня лидерство определяется способностью соединить в систему несколько направлений. Первое, нужно изготавливать материалы — разного качества и с уникальными свойствами. Второе — обеспечить весь процесс необходимой энергией. И третье — создать условия для жизнедеятельности в космическом пространстве. Эта формула отражает всю сложность современной космической гонки, — сообщил президент НИЦ «Курчатовский институт» Михаил Ковальчук.

По его словам, особое место в этой системе занимает атомная энергетика. Российские ученые делают ставку на технологии прямого преобразования ядерной энергии в электричество. Речь идет, в частности, о термопарах, где разность температур между нагреваемой и охлаждаемой частями позволяет получать электрический ток, а также о термоэмиссионных установках, в которых при нагреве происходит испускание частиц и генерация электроэнергии.

Подобные разработки будут реализованы при освоении Луны. Опытный образец энергетического модуля изготовят к 2032 году. Его мощность составит 5 кВт. Серийные установки смогут работать в течение пяти лет, после чего их будут заменять на новые.

Также Михаил Ковальчук рассказал о прогрессе в области разработки безэлектродных плазменных ракетных двигателей — перспективных силовых установок, которые в будущем позволят освоить дальний космос, включая полеты на Марс. В частности, на этой неделе был введен в эксплуатацию испытательный стенд ПЕРСТ — имитатор космического пространства, предназначенный для проверки таких двигателей в условиях, максимально приближенных к реальным. Диаметр камеры стенда равен 5 м, а объем испытательного отсека — 300 куб. м.

— Российская космическая отрасль вступает в новый этап. Нацпроект, принятый на период до 2036 года, предусматривает создание новых спутниковых группировок и средств выведения, развитие пилотируемой программы, научное изучение и освоение космоса с акцентом на ядерную энергетику. Проект призван обеспечить технологическую независимость и конкурентоспособность страны в космосе. На эти цели предусмотрено более 4 трлн рублей, — рассказал научный руководитель Центрального аэрогидродинамического института имени профессора Н.Е. Жуковского, вице-президент РАН, академик Сергей Чернышев.

По его словам, в течение ближайшего десятилетия в России планируется запуск 16 научных аппаратов по различным направлениям. Они будут посвящены исследованию Луны, включая посадочные миссии и создание базы, поиску следов жизни на Венере и экзопланетах, изучению Солнца и космической погоды, а также задачам биомедицины и подготовки человека к дальним полетам.

Особое внимание в программе уделено астрофизике. С помощью орбитальных обсерваторий «Спектр-РГН», «Спектр-УФ» и «Спектр-М» ученые рассчитывают получить новые данные о ранней Вселенной, а также о черных дырах, нейтронных звездах и других экстремальных космических объектах.

По мнению Сергея Чернышева, реализация заложенных в национальный проект программ позволит укрепить позиции России среди лидеров космической отрасли и создать основу для развития прикладных технологий.

Как люди и роботы будут осваивать Луну и Марс

— В настоящее время главной задачей становится не сам факт полета, а способность закрепиться на поверхности спутника Земли. В этих условиях Россия делает ставку на автоматические миссии и робототехнику, — отметил директор Института космических исследований РАН академик Анатолий Петрукович.

По его словам, сейчас интерес к Луне обусловлен открытием водяного льда в приполярных районах спутника, что сформировало новую концепцию ее освоения. Полярные области сегодня рассматриваются как наиболее перспективные площадки для размещения будущих баз, на фоне чего заметно усилилась международная конкуренция.

Российская программа строится поэтапно. Первый этап — возвращение на Луну отечественных орбитальных и посадочных автоматических аппаратов. В их задачи входят картографирование поверхности, отработка навигации и исследование грунта. Особое внимание ученые уделяют технологиям бурения и анализа лунного вещества.

Второй этап предполагает переход к более сложным системам, включая отправку тяжелых луноходов массой до 500 кг. Такие аппараты смогут проводить исследования на расстоянии до 500 км от точки посадки, что позволит изучить перспективные районы для размещения базы, расположенные на значительном удалении друг от друга.

Без робототехники полноценное освоение спутника невозможно, отметил Анатолий Петрукович. Развитие этих технологий позволит России сохранить стратегический паритет с другими участниками лунной гонки.

В области пилотируемой космонавтики приоритеты направлены на формирование собственной орбитальной инфраструктуры и создание национальной орбитальной станции РОС, добавил генеральный конструктор РКК «Энергия» Владимир Соловьев. Ее развертывание начнется в 2028 году на базе российского сегмента МКС. Проект РОС предусматривает модульную архитектуру с возможностью замены отдельных элементов, что снимает ограничения по сроку службы «космического дома».

В числе приоритетных направлений работы станции — астрофизические наблюдения, дистанционное исследование нашей планеты и создание новых материалов, которые невозможно получить в земных условиях. Также РОС может стать базой для управления автоматическими аппаратами на орбите.

— В то же время роль человека в космосе остается принципиальной. Экипаж обеспечивает гибкость научных исследований, возможность ремонта оборудования и оперативного принятия решений — то, что невозможно полностью автоматизировать, — подчеркнул Владимир Соловьев.

Исходя из этого, орбитальная станция выглядит необходимым этапом для отработки технологий освоения Луны, Марса и других небесных объектов с участием человека, добавил он. В частности, на РОС будут проводить эксперименты по созданию в космических условиях кирпичиков из аналога реголита — лунного грунта. В будущем это поможет построить базы на поверхности спутника.