Адпаведны аб'ёмны справаздачу апублікаваны на партале Нацыянальных акадэмій навук, інжынерыі і медыцыны (NASEM). Друкаваная копія каштуе 45 долараў (каля 3300 рублёў), а бясплатны PDF-файл можна спампаваць пасля рэгістрацыі. У публікацыі вядучыя эксперты ракетна-касмічнай галіны прыводзяць сваё аўтарытэтнае меркаванне па двух ключавых пытаннях: цеплавыя ядзерныя ракетныя рухавікі (NTP, ярд) і ядзерныя сілавыя ўстаноўкі для электроракетных рухавікоў (NEP).
Абодва гэтыя напрамкі дзейнасці ў той ці іншай меры прапрацоўваліся і нават увасабляліся «у метале», але для марсіянскіх місій гэтага недастаткова. Нагадаем, Нацыянальнае ўпраўленне па аэранаўтыцы і даследаванню касмічнай прасторы ЗША (NASA) плануе высадзіць людзей на Чырвонай планеце каля 2039 года. Гэтаму будзе папярэднічаць пілатуемы аблёт Марса або яго спадарожніка Фобаса ў 2033 годзе. Быццам бы часу звышдастаткова, аднак эксперты лічаць, што калі не прыняць меры, ляцець прыйдзецца на хімічных ракетах і моцна абмяжоўваць праграму місій. Увесь справаздачу працяты адной думкай: без павелічэння фінансавання і «агрэсіўнага» тэмпу распрацовак ядзерныя рэактары каланізатарам Марса не дапамогуць ніяк.
Можна падумаць, што NASA і спадарожныя амерыканскія ведамства проста ў чарговы раз спрабуюць пераканаўча просяць у палітыкаў і грамадскасці пашырэнне фінансавання. У нейкай ступені гэта так, але, з іншага боку, усе запыты цалкам абгрунтаваныя. Калі абстрагавацца ад пункту гледжання «ім проста грошай больш трэба», у справаздачы ёсць шмат карысных і разумных разваг. Асабліва цікава пачытаць меркаванне замежных спецыялістаў ракетна-касмічнай галіны на фоне шматгадовай эпапеі з распрацоўкай ядзернага касмічнага буксіра ў Расіі. Такім чынам, у справаздачы вылучаюцца адразу некалькі фундаментальных цяжкасцяў у распрацоўцы кожнага з кірункаў.
Цеплавыя ядзерныя ракетныя рухавікі (ярд)
З пункту гледжання прастаты канструкцыі NTP - безумоўны лідэр у сферы касмічных ядзерных тэхналогій. Па сутнасці, гэта звычайны цеплавой ракетны рухавік, у якім рабочае цела (звычайна вадарод) награваецца ня хімічнай рэакцыяй з акісляльнікам, а працякаючы праз актыўную зону атамнага рэактара. Схема ўсёй ўстаноўкі зманліва прымітыўная: газ з бака трапляе на цеплавыдзяляльныя зборкі, награваецца і пашыраецца, а затым з велізарнай хуткасцю мінае з сопла. Падобныя ўстаноўкі нават праходзілі тэставанне ў мінулым стагоддзі, а некаторыя былі гатовыя да ўводу ў эксплуатацыю. Але не зраслося.
Для стварэння магутных, бяспечных і даўгавечных Ярд трэба вырашыць усяго-то адну праблему. А дакладней, прыдумаць такія матэрыялы, якія вытрымаюць неабходныя тэмпературы ў актыўнай зоне. Як правіла, эфектыўнасць падобных рухавікоў максімальная пры нагрэве вадароду да 2700 градусаў Кельвіна. У залежнасці ад канструкцыі гэта значэнне вагаецца паміж 2,5 і трыма тысячамі градусаў. І ў гэтым кірунку матэрыялазнаўства пакуль глуха: альбо адзінкавыя эксперыментальныя распрацоўкі, альбо правалы на іспытах.
Дадатковай галаўнога болю дадае пытанне тэстаў такіх рухавікоў - на двары ўжо далёка не экзальтаваныя касмічнай гонкай 1960-я, выкіды тысяч кубаметраў радыеактыўных газаў у атмасферу сягоння грамадзяне не патрываюць нідзе. Так што і са стэндамі прыйдзецца нешта прыдумляць - альбо праводзіць выпрабаванні адразу ў космасе.
Нарэшце, застаецца праблема захоўвання вадароду на працягу ўсяго падарожжа да Марса і назад. Гэты газ у вадкім стане дыфузіюе ў многія матэрыялы і будзе пакідаць бак праз мікрасітавіны ў матэрыяле сценак, ды і даволі хутка выпараецца.
Рэактары для электрычных ракетных рухавікоў
Фактычна NEP (Nuclear electric propulsion) - менавіта той напрамак, якім ідуць падрадчыкі «Раскосмасу». Ядзерны рэактар, як і на Зямлі, проста выпрацоўвае энергію, а яе ўжо расходуюць неверагодна эфектыўныя электрычныя ракетныя рухавікі (ЭРД). Так, у гэтым варыянце цяга будзе смяхотнай, затое яе можна падтрымліваць хоць усю дарогу - працоўнага цела расходуецца вельмі мала. А ўдзельная імпульс, галоўная мера эфектыўнасці рэактыўных рухавікоў, у ЭРД проста залімітава высокі ў параўнанні з хімічнымі «калегамі».
З ядзернымі рэактарамі ў космасе ўсё яшчэ складаней. У NASA і расійскіх інжынераў ёсць вопыт распрацоўкі і эксплуатацыі такіх энергетычных установак на арбіце. Але для міжпланетнага падарожжа іх магутнасць спатрэбіцца падняць на пару парадкаў - з адзінак або дзясяткаў кілават на мегаваты. А гэта цалкам новыя складанасці з сістэмамі астуджэння, забеспячэння бяспекі і пераўтварэння цеплавой энергіі ў электрычнасць.
Трохі асабняком ў справаздачы стаіць пытанне «паверхневых» рэактараў, гэта значыць тых, што будзе карміць базы на Месяцы або Марсе, калі сонечных панэляў недастаткова. Ну ці для неабходнай магутнасці фотаэлектрычныя пераўтваральнікі проста немагчыма падвезці з-за занадта вялікіх габарытаў. Гэты напрамак прызнана прыярытэтным па трох прычынах. Па-першае, ужо ёсць які даказаў сваю працаздольнасць праект Kilopower, які можна маштабаваць. Гэта кампактны ядзерны рэактар з рухавікамі Стырлінга электрычнай магутнасцю да 10 кілават. Па-другое, такія ўстаноўкі патрэбныя для месячнай праграмы «Артэміда», якая разгорнецца раней. Ну, і, па-трэцяе, работы па «павярхоўным» рэактарах ўскосна прасунуць і NEP, паколькі шмат у чым могуць быць уніфікаваныя.
стрымліваюць фактары
Так, на думку амерыканскіх спецыялістаў, ядзерныя энергетычныя ўстаноўкі - калі не неабходны, то вельмі пажаданы элемент пілатуемых марсіянскіх місій. І аргументы на карысць гэтага пункту гледжання вельмі моцныя. Як мінімум астронавта не прыйдзецца падвяргацца павышаным дозам касмічнага выпраменьвання па паўгода: атамны касмічны буксір здольны дабрацца да Марса за паўтара-два месяцы. А гэта скарачае час ўсяго палёту туды-зваротна больш чым шэсць разоў або дае больш часу для працы на паверхні Чырвонай планеты.
Але ёсць і вельмі непрыемныя нюансы, абумоўленыя вопытам. Лідэрам па выкарыстанні ядзерных рэактараў ў космасе па праву можна лічыць Савецкі Саюз. Ён жа - абсалютны рэкардсмен па ліку небяспечных інцыдэнтаў са спадарожнікамі, якія мелі немалыя колькасці радыеактыўных матэрыялаў на борце.
У выніку непаладак з такімі апаратамі СССР, хай і незнарок, але ўсё-ткі закідаў кавалкамі высокаўзбагачанага ўрану-235 паўночны захад Канады і востраў Ушэсця. А некаторыя калязямныя арбіты на вышынях паміж 760 і 860 кіламетрамі яшчэ некалькі сотняў гадоў будуць непажаданыя для размяшчэння там любых спадарожнікаў: на іх знаходзяцца металічныя кропелькі цепланосбіта з рэактара апарата «Космас-1818» дыяметрам да 30 міліметраў.
Лёгка зразумець, чаму ўсе распрацоўкі ў гэтай вобласці ідуць так павольна - да іх прад'яўляюцца яшчэ больш строгія патрабаванні па бяспецы канструкцыі, чым звычайна ў ракетна-касмічнай галіны. І нават калі ўсе тэарэтычныя і эксперыментальныя дадзеныя пакажуць надзейнасць ядзерных рэактараў для далёкіх палётаў, не факт, што іх будуць масава выкарыстоўваць. У сучасным грамадстве вельмі моцныя антыатамныя настрою, так што думка змясціць падобную энергетычную ўстаноўку на ракету мала каму спадабаецца.
Крыніца: Naked Science