Как устроен российский ядерный "Зевс", который отправится к Юпитеру

Снимок Юпитера от 12 сентября 2010 года. На нём видны два спутника газового гиганта: Ио и Ганимед.

Снимок Юпитера от 12 сентября 2010 года. На нём видны два спутника газового гиганта: Ио и Ганимед.
Фото NASA/Damian Peach, Amateur Astonomer.

Макет ядерного буксира "Зевс" на аэрошоу "МАКС-2021".

Макет ядерного буксира "Зевс" на аэрошоу "МАКС-2021".
Фото Кирилл Борисенко/CC BY-SA 4.0.

Снимок Юпитера от 12 сентября 2010 года. На нём видны два спутника газового гиганта: Ио и Ганимед.
Макет ядерного буксира "Зевс" на аэрошоу "МАКС-2021".

В 1960–1980-е годы в СССР проходили испытания целого ряда реакторных ядерных энергоустановок для передвижения в космосе.

Эти успешные наработки, не имеющие аналогов по масштабам и эффективности, стали основой прорывных совместных исследований будущих "Роскосмоса" и "Росатома". В 2009 году было принято решение создать "транспортно-энергетический модуль (ТЭМ) на базе ядерной энергодвигательной установки мегаваттного класса".

В октябре 2018 года испытания наземного прототипа установки с помощью тепловых имитаторов ядерного реактора завершились успехом. Позднее, в декабре 2020 года, аппарат получил звучное название "Зевс".

В апрельском выпуске журнала "Русский космос" (доступен в формате PDF) впервые описаны принцип и схема работы "ядерного буксира".

Как же будет функционировать аппарат, о котором сегодня ведётся столько разговоров и на который возлагаются огромные надежды? Газ (теплоноситель) прокачивается через реактор. В нём происходит распад атомных ядер. В ходе этого процесса выделяется огромное количество тепла. Затем нагретый газ направляется на турбину, соединённую с генератором, вырабатывающим электричество. Газ вращает турбину и прокачивается через теплообменные аппараты для сброса остаточного тепла.

Макет ядерного буксира "Зевс" на аэрошоу "МАКС-2021".

По похожему принципу работают все газовые турбины, включая те, что установлены на атомных электростанциях.

Полученную от генератора энергию будут потреблять в основном полезная нагрузка (модули и грузы, необходимые для выполнения космических миссий) и электроракетные двигатели. Принцип их действия основан на преобразовании электрической энергии в направленную кинетическую энергию частиц. По расчётам создателей "Зевса", такие двигатели более чем в 20 раз экономичнее их химических аналогов.

В зависимости от космической миссии полезная нагрузка может быть разной. Основное требование: она должна умещаться в головных частях российских ракет-носителей класса "Ангара-А5" и выше.

Сегодня рассматривается и тестируется следующая схема.

После сборки и испытаний на Земле "Зевс" будет выведен на радиационно-безопасную орбиту высотой свыше 800 километров. Здесь элементы конструкции принимают рабочее положение и в ядерном реакторе запускается управляемая цепная реакция.

Что важно, с этой высоты, даже если что-то пойдёт не так, модуль не сможет самостоятельно упасть на Землю в течение сотен лет. Учитывая, что такие происшествия уже случались с прошлыми разработками, а также, что речь фактически идёт о ядерном реакторе в космическом пространстве, безопасность подобных испытаний особенно важна.

По расчётам учёных, ядерная энергодвигательная установка сможет проработать не менее 10 лет. В течение этого времени модуль способен совершить несколько миссий, возвращаясь на околоземную орбиту для стыковки с очередной полезной нагрузкой и дозаправки, говорится в статье.

После исчерпания ресурса аппарат останется на радиационно-безопасных орбитах вокруг Земли или будет отправлен в дальний космос.

Лётные испытания аппарата могут начаться уже в конце этого десятилетия в составе космического комплекса "Нуклон" , сообщается в новой статье. "Зевс" начнёт исследовательскую деятельность с радиофизических исследований Луны, затем отправится к Венере, а позднее — к Юпитеру и его спутникам.

В мае 2021 года исполнительный директор "Роскосмоса" по перспективным программам и науке Александр Блошенко сообщил, что первый образец орбитальной ядерной установки "Зевс" будет готов к 2030 году.

В интервью "Известиям" Блошенко сообщил о планах "Роскосмоса" изучить атмосферу, магнитосферу и внутренние источники энергии Юпитера, а также подлёдные океаны Европы и Ганимеда.

Как для астрономии, так и для космонавтики исследования далёких космических объектов важны как с точки зрения поисков возможной жизни, так и добычи полезных ресурсов.

Незаменимым помощником в дальних путешествиях может стать ядерная энергетика: она позволяет получить максимальное количество энергии из минимального объёма топлива.

Использование систем, состоящих из ядерного источника энергии и электроракетных двигателей, открывает принципиально новые возможности для межорбитальных и межпланетных перелётов, считают представители "Роскосмоса".

Добавим, что в середине 2020-х годов США планируют отправить к Юпитеру межпланетную миссию под названием Europa Clipper. Её целью станет изучение Европы — одного из спутников Юпитера. Кроме того, в 2031 году НАСА также планирует отправить свою самую дорогостоящую миссию к Нептуну.

Европейцы ранее озвучивали план отправить к юпитерианским ледяным лунам Европе, Ганимеду и Каллисто миссию JUICE. Изначально она должна была стартовать в 2022 году, позднее старт перенесли на 2023 год.

Больше новостей из мира науки вы найдёте в разделе "Наука" на медиаплатформе "Смотрим".

Подписывайтесь на наши страницы в соцсетях. "Смотрим"Telegram и Яндекс.Дзен, Вести.Ru – Одноклассники, ВКонтакте, Яндекс.Дзен и Telegram.