от 21.09.2011

 

20 сентября 2011 года
состоялось очередное заседание Президиума Российской академии наук

 

Заседание Президиума РАН открыл и.о. президента РАН академик В.В.Козлов. По поручению Президента РФ он вручил Ордена Почета вице-президенту РАН академику Г.А.Месяцу и академику В.А.Виноградову. Медаль Ордена за заслуги перед Отечеством II степени вручена главному редактору еженедельной газеты научного сообщества «Поиск» А.В.Митрошенкову

Члены президиума заслушали научное сообщение «Актуальные проблемы космической энергетики».

Докладчик: генеральный директор ГНЦ ФГУП «Центр Келдыша» академик Коротеев Анатолий Сазонович.

 

В докладе ак.А.С.Коротеева шла речь о создании транспортно-энергетического модуля на основе ядерной энергодвигательной установки мегаваттного класса (ТЭМ).

ТЭМ – качественно новое космическое транспортное средство, обеспечивающее:

  • возможность реализации экспедиций в дальний космос;
  • рост экономической эффективности транспортных операций в космосе более, чем в 20 раз;
  • рост электрической мощности в космосе более, чем в 10 раз;
  • создание космических аппаратов с изменяемыми параметрами орбиты.

Принципиально новые задачи, эффективно решаемые в космосе с помощью ТЭМ:

  • эффективная реализация экспедиций на другие небесные тела (например, Луна, Марс) с созданием напланетных станций, т.е. осуществление экспедиций пребывания, а не посещения;
  • промышленное производство в космосе;
  • возможность изменения орбиты космического корабля - создание эффективных систем для очистки космоса от мусора;
  • борьба с астероидной опасностью;
  • решение качественно новых задач в околоземном пространстве.

Ядерная энергетика для обеспечения пилотируемой экспедиции на Марс

Достоинства схемы Марсианского Экспедиционного Комплекса (МЭК) на базе ядерной энергодвигательной установки (ЯЭДУ):

  • Возможность обеспечения регулярных полетов к Марсу с периодом ~2,1 года;
  • Возможность возвращения МЭК на околоземную орбиту и повторного использования основных элементов комплекса для последующих экспедиций;
  • Отработанная схема возвращения экипажа на Землю (скорость входа в атмосферу корабля возвращения на Землю ~7,8 км/с);
  • Большая продолжительность окон старта.

Применение ЯЭДУ позволяет снизить массу Марсианского Экспедиционного Комплекса (МЭК) в 4 раза по сравнению с вариантом МЭК на базе ЖРД.

Принципиальная схема ядерной энергодвигательной установки (ЯЭДУ)

Схема ЯЭДУ построена на использовании газоохлаждаемого ядерного реактора и турбомашинного преобразования тепловой энергии в электрическую. Электрическая энергия используется в эффективных электроракетных двигателях, обеспечивающих удельный импульс до 7000 сек, что более чем на порядок превышает удельный импульс ЖРД.

В отличие от ядерного ракетного двигателя (ЯРД), разрабатывавшегося ранее, рабочий газ в ЯЭДУ циркулирует по замкнутому циклу, что исключает вынос радиоактивных элементов из реактора в окружающее пространство, а максимальная температура рабочего газа составляет около1500 К, вместо 3000 К в ЯРД, что существенно облегчает создание такой установки.

Укрупненный сетевой график создания ТЭМ на основе ЯЭДУ

Выпуск эскизного проекта с использованием результатов испытаний экспериментальных образцов ключевых комплектующих и суперкомпьютерного моделирования – 2012 год.

Разработка, изготовление и автономные испытания подсистем и ключевых комплектующих – 2012 - 2014 год.

Комплексные испытания ЯЭДУ- 2015 - 2018 годы.

Изготовление, испытания и подготовка к ЛКИ ТЭМ на основе ЯЭДУ – 2016 -2018 годы.

Инновационные технологии, создаваемые в рамках проекта

1. Технология создания высокотемпературных (до 1500 К) турбин.

2. Технология создания высокотемпературных (до 1500 К) компактных теплообменных аппаратов.

3. Технология создания высокоэффективных ЭРД большой мощности (более 50 кВт).

4. Технология создания высокооборотных (30000-60000 об/мин). электрогенераторов и статических преобразователей большой мощности, средств управляющей техники.

5. Технология создания высокотемпературных (до 1500 К) жаропрочных конструкционных материалов.

6. Технология создания бескаркасных холодильников излучателей.

7. Технологии развертывания крупногабаритных конструкций в космосе.

8. Создание компактного газоохлаждаемого реактора с рабочей температурой до 1600К.

9. Создание высокоплотного топлива для ядерного реактора.

 

Для создания новых материалов и конструкций используются уникальные возможности Центра коллективного пользования РОСКОСМОСА в области нанотехнологий, действующего в ГНЦ ФГУП «ЦЕНТР КЕЛДЫША».

 

Обеспечение безопасности

Разработка ЯЭДУ и ТЭМ на ее основе ведется с полным соблюдением национальных и международных норм обеспечения безопасности применения ядерных энергетических установок в космосе.

 

Международное сотрудничество

Проект является открытым и исключительно перспективным для международной кооперации, вызывает значительный интерес со стороны США, Европы и Китая.

 

В дискуссии приняли участие:

Директор-Генеральный конструктор ОАО «НИКИЭТ» член-корреспондент РАН Драгунов Юрий Григорьевич: Глобальные задачи, поставленные в докладе, требуют нового подхода к разработке проекта, создания высокотемпературного компактного газоохлаждаемого газового генератора. Проект должен стать толчком для развития газового потенциала ядерного реактора. Реактор установки требует особого внимания к радиационной защите в местах расположения приборов и электроники. Защита сложная, поэтому требуется использование методов математического моделирования, применения новых технологий. Испытания будут продолжены до полной готовности летного варианта. Сегодня эти работы начались. Лидер – Центр Келдыша. Применяется очень широкая кооперация. Необходимо привлечение институтов РАН и единого информационного пространства среди предприятий Росатома. Так как в проекте должны использоваться новейшие конструкционные материалы, проблемы их создания должны решаться с участием Академии наук. Проект не имеет мировых аналогов. Средний возраст разработчиков – 43 года, средняя зарплата – 60 тыс.рублей.

Академик Пономарев-Степной Николай Николаевич: В 80-е годы удалось создать задел, который остался непревзойденным в мире до сих пор. Изделия имели уникальные параметры по температурам и ядерному импульсу. Были созданы опытные установки, которые проработали более года. Они явились базой для создания рассматриваемого проекта. Необходимо не только восстановить потенциал, но и провести новые фундаментальные исследования. Содружество космической и атомной отраслей должно решить эти проблемы. Необходимо освоить производство монокристаллов нового поколения. Удалось легировать их так, что они стали прочнее на несколько порядков и стали обладать высокой стойкостью. Требуют решения проблемы теплофизики. Необходимо решить проблему позитронного загрязнения космоса. Обязательно применение методов математического моделирования. Это – краткий перечень проблем, в решении которых необходимо участие фундаментальной и прикладной науки.

Академик Каторгин Борис Иванович: В НПО Энергомаш под руководством Центра Келдыша в 60-х – 80-х годах разрабатывали проекты многоваттных ядерных двигателей. Тогда же начали воплощать в жизнь эти проекты. Очень важен выбор принципиальной схемы установки – газоохлаждаемый реактор, т.е. газотурбинная схема, к.п.д. которой в 3 раза больше, чем у установок других типов. В рассматриваемом проекте должны быть сконцентрированы достижения всех наук: математики, гидрогазодинамики, материаловедения. Необходимо участие государства в финансировании этого проекта. Это – одно из условий привлечения молодежи. Предстоит большая исследовательская работа под руководством РАН, всего потребуется около 1000 участников. Народно-хозяйственное значение проекта огромно. Это - исследования космоса и создание ядерных энергетических установок для работы в отдаленных районах России и космических ядерных электростанций. Безусловно необходим патронаж проекта высшим руководством страны и РАН с привлечением широкого круга академических институтов.

Академик Марчук Гурий Иванович: Еще в 1948 году в СССР и США одновременно был разработан новый тип ядерного реактора для подводных лодок с применением нового теплоносителя на основе сплава свинец-висмут. В СССР было изготовлено 8 подводных лодок, не имевших аналогов в мире. Может быть, для космических целей можно использовать такие теплоносители. Мы предложили Правительству рассмотреть этот вопрос, и разработка была включена в план Министерства.

Академик Алдошин Сергей Михайлович: если такой проект будет осуществляться, мы бы просили включить институты Отделения химии и наук о материалах в качестве соисполнителей. В рамках сотрудничества с МГУ создана группа, которая будет готовить специалистов по разработке новых материалов для космоса.

Академик Фортов Владимир Евгеньевич: применение ядерных источников энергии создает уникальные преимущества для работы в космосе.

Академик Козлов Валерий Васильевич: этот проект – шанс для нашей фундаментальной и отраслевой науки выйти на новый, более высокий уровень. Этот проект можно сравнить с проектом Бурана. Обсуждение выявило потребность Академии наук принять активное участие в разработке этого проекта, всязанного с освоением космоса и решением многих других задач.

 

Члены Президиума обсудили и приняли решения по ряду других научно-организационных вопросов.


 

Информация предоставлена Пресс-службой РАН.

Пресс-служба РАН: Руководитель - Преснякова Ирина Васильевна

тел./факс:8(495) 954-11- 45 E-mail - irina@presidium.ras.ru

Главный специалист - Бадо Анна Ефимовна

тел: 8(499) 237 90 02 E-mail novo@presidium.ras.ru

Главный специалист Каменева Валентина Сергеевна

тел: 8(499)237-81-15 E-mail: vskameneva@presidium.ras.ru

Главный специалист Колесникова Марина Валерьевна т/ф.: 718 17 55 E-mail - mvel@mail.ru; marina@presidium.ras.ru

 

©РАН 2020