🇷🇺Reuters: Россия на этой неделе планирует испытание новой крылатой ракеты с ядерным зарядом 9М730 «Буревестник». Наблюдатели фиксируют активную деятельность на испытательном полигоне Паньково на архипелаге Новая Земля в Баренцевом море, включая увеличение численности персонала и оборудования, а также кораблей и самолетов, связанных с более ранними испытаниями ракеты 9М730 «Буревестник»
Далеко за орбитой Плутона, на краю нашей Солнечной системы, находится загадочная карликовая планета Седна. Она движется по очень вытянутой орбите и делает полный круг вокруг Солнца примерно за 11 000 лет. Ученые хотят отправить к ней новую космическую миссию, используя современные технологии двигателей.
Седна — это не просто камень в космосе. Ее необычная орбита говорит о том, что она может быть частью внутреннего облака Оорта — области, где хранятся древние остатки нашей Солнечной системы. Изучение Седны поможет понять, как формировалась наша планетарная система и какие силы на нее влияли.
Поверхность Седны красноватая, что говорит о сложном составе, возможно, с органическими веществами. Там очень холодно — температура не поднимается выше -240°C. В 2075-2076 годах Седна пройдет ближайшую к Солнцу точку своей орбиты, но даже тогда будет очень далеко — примерно в 76 раз дальше Земли от Солнца, почти в три раза дальше Нептуна. После этого она снова уйдет в глубокий космос на тысячи лет.
В недавнем исследовании ученые рассмотрели два способа быстро добраться до Седны. Первый — использовать термоядерный двигатель, который сможет одновременно давать тягу и электроэнергию. Такой двигатель мощностью 1,6 МВт позволит добраться до Седны примерно за 10 лет с 1,5-летним разгоном.
Второй способ — использовать солнечный парус с новой технологией термической десорбции. Это значит, что солнечный свет нагревает специальную поверхность, и молекулы с нее отрываются, создавая тягу. Такой парус вместе с гравитационным маневром у Юпитера может добраться до Седны всего за 7 лет. Парус легче и не требует топлива, поэтому может непрерывно ускоряться, но он сможет только пролететь мимо Седны, а не выйти на орбиту.
Каждый из этих способов имеет свои плюсы и минусы. Термоядерный двигатель позволит долго изучать Седну, вращаясь вокруг нее, а солнечный парус даст быстрый пролёт и снимки, но без возможности детального исследования.
Обе технологии еще находятся в разработке и требуют больших усилий и инвестиций. Время на запуск миссии быстро уходит, и успех зависит от того, насколько человечество готово вкладывать в новые космические технологии и рисковать ради изучения дальнего космоса.
Ракеты, приводимые в движение ядерными реакторами, могли бы сократить время, необходимое для полёта на Марс.
Рендеринг гипотетического космического корабля с ядерной тепловой силовой установкой. (Изображение предоставлено General Atomics)
Когда-нибудь первые люди, отправившиеся на Марс, смогут добраться до места назначения на ракете, приводимой в движение ядерным реактором. Но прежде чем это произойдёт, технологиям ядерной термодинамической тяги (NTP) предстоит пройти долгий путь, прежде чем мы сможем отправить астронавтов в космос на ядерной ракете.
Однако ранее в этом месяце компания General Atomics Electromagnetic Systems (GA-EMS) в сотрудничестве с НАСА достигла важной вехи на пути к использованию ракет NTP. В Центре космических полётов имени Маршалла НАСА в Алабаме компания General Atomics протестировала новое топливо для реактора NTP, чтобы выяснить, может ли оно работать в экстремальных условиях космоса.
По словам руководства компании, испытания показали, что топливо может выдерживать суровые условия космического полёта. «Мы очень воодушевлены положительными результатами испытаний, которые доказывают, что топливо может выдерживать эти эксплуатационные условия, что приближает нас к реализации потенциала безопасной и надёжной ядерной тепловой тяги для полётов в окололунную область и в дальний космос», — заявил в своём заявлении президент General Atomics Скотт Форни.
Чтобы протестировать топливо, компания General Atomics взяла образцы и подвергла их шести тепловым циклам, в ходе которых с помощью горячего водорода температура быстро повышалась до 2600 градусов по Кельвину или 4220 градусов по Фаренгейту. Любое ядерное топливо для термоядерных двигателей на борту космического корабля должно выдерживать экстремальные температуры и воздействие горячего водорода.
Чтобы проверить, насколько топливо устойчиво к таким условиям, General Atomics провела дополнительные испытания с различными защитными функциями, чтобы получить дополнительные данные о том, как различные усовершенствования материалов улучшают характеристики топлива в условиях, аналогичных условиям ядерного реактора. По словам компании, испытания такого типа проводились впервые.
«Насколько нам известно, мы являемся первой компанией, которая использовала установку для испытаний компактных топливных элементов в условиях окружающей среды (CFEET) в Центре космических полётов имени Маршалла НАСА для успешного тестирования и демонстрации долговечности топлива после термических циклов при типичных для водорода температурах и скоростях нарастания мощности», — заявила Кристина Бэк, вице-президент General Atomics по ядерным технологиям и материалам, в том же заявлении.
NASA и General Atomics протестировали топливо, подвергая его воздействию температур до 3000 Кельвинов (4940 градусов по Фаренгейту или 2727 градусов по Цельсию), и обнаружили, что оно хорошо работает даже при таких высоких температурах. По словам Бэка, это означает, что система NTP, использующая это топливо, может работать в два-три раза эффективнее, чем современные ракетные двигатели.
Одна из основных причин, по которой НАСА хочет создавать ракеты на с ядерным тепловым двигателем, заключается в том, что они могут быть намного быстрее, чем ракеты, которые мы используем сегодня и которые работают на традиционном химическом топливе.
Более быстрое время полёта может снизить риски для астронавтов, поскольку для более длительных полётов требуется больше припасов и более надёжных систем для поддержки астронавтов во время их пребывания в пункте назначения. Кроме того, существует проблема радиации: чем дольше астронавты находятся в космосе, тем большему воздействию космической радиации они подвергаются. Более короткое время полёта может снизить эти риски, приближая возможность пилотируемых полётов в дальний космос.
В 2023 году НАСА и Агентство перспективных оборонных исследовательских проектов (DARPA) объявили, что работают над ядерным тепловым ракетным двигателем, чтобы НАСА могло отправить пилотируемый космический корабль на Марс. Агентство надеется провести демонстрацию уже в 2027 году.
General Atomics Electromagnetic Systems (GA-EMS) сообщила, что стала первой, кто испытал ядерное ракетное топливо в условиях максимально приближённых к эксплуатационным. Топливные сборки подверглись на стенде воздействию агрессивной водородной среды при нагреве до 2326 °C в течение 20 мин. Такое время ядерный ракетный двигатель работает при разгоне и соответственно создаёт максимальную нагрузку на топливо. Сборки GA-EMS не расплавились и остались неповреждёнными.
Известно, что военные США в рамках программы DARPA DRACO заключили контракт с компанией Lockheed Martin на сумму $499 млн на разработку ракеты на тепловом ядерном двигателе (NTP). Такой двигатель работает на нагреве рабочего тела, подаваемого в активную камеру реактора. В качестве рабочего тела выбран водород. Ядерная реакция распада будет нагревать водород, и использовать его выброс из сопла для создания реактивной тяги. Ядерное топливо в таких условиях будет подвергаться агрессивному воздействию перегретого водорода и необходимо заранее знать, как долго оно сможет оставаться рабочим.
Тестирование проводилось на установке CFEET в Центре космических полетов NASA имени Маршалла (MSFC). Как утверждают в GA-EMS, компании неизвестно о других случаях подобной проверки — они были первыми. На стенде топливо было подвергнуто шести 20-минутным термическим циклам. Каждый из циклов соответствует режиму полной тяги теплового ядерного двигателя. При этом в камеру с топливом подавался нагретый до 2326 °C водород. Проверка показала, что после всех испытаний топливные сборки оказались неповреждёнными и не получили дефектов.
Новости Hardware
В США успешно испытали ракетное ядерное топливо для полёта на Марс в пять раз быстрее обычной ракеты
General Atomics Electromagnetic Systems (GA-EMS) сообщила, что стала первой, кто испытал ядерное ракетное топливо в условиях максимально приближённых к эксплуатационным. Топливные сборки подверглись на стенде воздействию агрессивной водородной среды при нагреве до 2326 °C в течение 20 мин. Такое время ядерный ракетный двигатель работает при разгоне и соответственно создаёт максимальную нагрузку на топливо. Сборки GA-EMS не расплавились и остались неповреждёнными.
Известно, что военные США в рамках программы DARPA DRACO заключили контракт с компанией Lockheed Martin на сумму $499 млн на разработку ракеты на тепловом ядерном двигателе (NTP). Такой двигатель работает на нагреве рабочего тела, подаваемого в активную камеру реактора. В качестве рабочего тела выбран водород. Ядерная реакция распада будет нагревать водород, и использовать его выброс из сопла для создания реактивной тяги. Ядерное топливо в таких условиях будет подвергаться агрессивному воздействию перегретого водорода и необходимо заранее знать, как долго оно сможет оставаться рабочим.
Тестирование проводилось на установке CFEET в Центре космических полетов NASA имени Маршалла (MSFC). Как утверждают в GA-EMS, компании неизвестно о других случаях подобной проверки — они были первыми. На стенде топливо было подвергнуто шести 20-минутным термическим циклам. Каждый из циклов соответствует режиму полной тяги теплового ядерного двигателя. При этом в камеру с топливом подавался нагретый до 2326 °C водород. Проверка показала, что после всех испытаний топливные сборки оказались неповреждёнными и не получили дефектов
«Недавние результаты испытаний являются важной вехой в успешной демонстрации конструкции топлива для реакторов NTP, — сказал Скотт Форни (Scott Forney), президент GA-EMS. — Топливо должно выдерживать экстремально высокие температуры и воздействие горячего газообразного водорода, с которыми обычно сталкивается реактор NTP, работающий в космосе. Мы очень воодушевлены положительными результатами испытаний, доказывающими, что топливо способно выдерживать такие условия эксплуатации, что приближает нас к реализации потенциала безопасных и надёжных ядерных тепловых двигателей для полётов к Луне и в дальний космос».
Потенциал ядерных ракетных двигателей таков, что он позволит долететь до Марса за 45 суток, тогда как ракета на классическом жидкостном ракетном двигателе будет добираться до Красной планеты 6–7 месяцев, что, скажем прямо, крайне опасно для здоровья экипажа. Сокращение времени в пути обещает в принципе изменить подход к осуществлению космических миссий.
Первый этап посадки: межпланетный корабль начинает торможение.
Изменение по соглашению сторон на основании решения Правительства Российской Федерации, высшего исполнительного органа государственной власти субъекта Российской Федерации, местной администрации существенных условий контракта, заключенного до 01.01.2025 в целях обеспечения федеральных нужд, нужд субъекта Российской Федерации, муниципальных нужд, в связи с возникновением при его исполнении независящих от сторон контракта обстоятельства, влекущие невозможность его исполнения
Две компоновки космического буксира «Зевс» (в работу пойдёт с рамой из трёх телескопических труб)
Согласно ТЗ, космический буксир сможет перемещать с НОО на орбиту Луны полезную нагрузку массой до 10 тонн не более чем за 200 суток (этот срок существенно больше времени полёта к Луне на жидкостных ракетах, так как буксир использует ионные двигатели, которые многократно слабее, но существенно энергоэффективнее жидкостных).
В 2021 году глава Роскосмоса Дмитрий Рогозин заявил, что первый буксир планируется вывести в космос в 2030 году.
28 мая 2022 года Дмитрий Рогозин сказал, что инвестиции даже в 1 триллион рублей (это примерно половина бюджета НАСА) позволили бы корпорации резко форсировать все её ключевые программы, включая и перспективную пилотируемую систему, и буксир «Зевс».
Разработка
10 декабря 2020 года между Роскосмосом и КБ «Арсенал» был заключён контракт стоимостью 4,174 млрд. руб на разработку аванпроекта по созданию космического комплекса с транспортно-энергетическим модулем и модулем полезной нагрузки[6]. Шифр: «Нуклон-АП». Срок исполнения контракта: 28 июня 2024.
энергетическое обеспечение модуля полезной нагрузки,
выполнение научных исследований Луны.
Общая масса орбитального комплекса не должна превышать 55 тонн (ТЭМ не более 35 и МПН с учётом массы рабочего тела не более 20 тонн).
Ядерная энергетическая установка в составе ТЭМ должна обеспечивать выработку электроэнергии с электрической мощностью 500 кВт, из которых до 450 кВт будут потребляться МПН.
Срок активного существования: не менее 2,5 лет после первичного запуска ЯЭУ для ТЭМ и не менее 2 лет для МПН.
Процесс генерации энергии в новом реакторе аналогичен АЭС, где энергия выделяется в результате деления ядра атома. Энергетическая установка может быть востребована сразу в ряде областей, от оборонной и гражданской до промышленной и космической.
Тестовые испытания намечены на 2029 год, в ходе которых двигатель отправится на Луну.