Ядерные технологии помогают осваивать космос

05 апреля 2021

Создание новых технологий и устройств для изучения космоса — одно из направлений работ, ведущихся в российской атомной отрасли.

Предприятия Госкорпорации «Росатом» здесь работают в разных областях — от создания новой техники для наземной ракетно-космической инфраструктуры до изготовления устройств, помогающих изучать свойства планет.

Научно-популярную программу на тему того, как современные ядерные технологии помогают осваивать космос, в канун Дня космонавтики предложат своим гостям российские информационные центры по атомной энергии.

Создание новых технологий и устройств для изучения космоса — одно из направлений работ, ведущихся в российской атомной отрасли. Предприятия Госкорпорации «Росатом» здесь работают в разных областях — от создания новой техники для наземной ракетно-космической инфраструктуры до изготовления устройств, помогающих изучать свойства планет.

К Марсу — на ядерном двигателе

Сейчас при участии Росатома в России создается транспортно-энергетический модуль на основе ядерной энергодвигательной установки мегаваттного класса.

Этот проект выполняется совместно предприятиями Росатома и Роскосмоса в соответствии с решением, принятым в 2009 году президентской комиссией по модернизации.

Не имеющий аналогов транспортный модуль позволит создать качественно новую технику высокой энерговооруженности для изучения и освоения дальнего космоса. Новый проект предполагает использование ионных электрореактивных двигателей, в которых реактивная тяга создается за счет ускоренного электрическим полем потока ионов.

Такие установки позволят в будущем приступить к реализации многих амбициозных задач. В их числе — полет на Марс, детальные исследования планет и их спутников, промышленное производство в космосе. Также можно будет заниматься очисткой околоземного космического пространства от космического мусора, бороться с астероидной опасностью, создавать на планетах автоматизированные базы.

Ключевой вопрос создания реакторной установки для работы в космосе — обеспечение требований ядерной и радиационной безопасности. Они учтены при разработке конструкции нынешней реакторной установки.

Созданные в ходе нынешнего проекта новые технологии пригодятся и в разных отраслях народного хозяйства — могут быть созданы ядерные энергоустановки малой мощности, например, для тепло- и электроснабжения удаленных районов Арктики.

К настоящему времени создана материальная и техническая база для изготовления комплектующих активной зоны и составных частей реакторной установки. Кроме того, определены поставщики и производители составных частей реакторной установки. Проект ориентирован исключительно на российского производителя, поэтому санкции против России никак не отражаются на проекте.

Так как основная цель проекта — обеспечение лидирующих позиций России в создании высокоэффективных энергетических комплексов космического назначения, качественно повышающих их функциональные возможности, роль данного проекта в текущей политической ситуации может только возрасти, полагают ученые.

«Матрешка» и радиация

Разработка Специализированного научно-исследовательского института приборостроения (СНИИП, входит в машиностроительный дивизион Росатома холдинг «Атомэнергомаш») помогла ученым оценить риск воздействия космической радиации на космонавтов в условиях длительных полетов.

Для того, чтобы узнать, какую дозу радиации получает космонавт в космосе было принято решение изготовить и отправить на борт Международной космической станции фантом, моделирующий тело человека, который позволил бы получить наиболее точные данные для оценки радиационной нагрузки в условиях длительных полетов. Этот эксперимент получил название «Матрешка-Р».

Фантом в виде шара был создан специалистами СНИИП. Состав его материала напоминал химический состав тела человека. На разной глубине фантома были вмонтированы детекторы, которые расположены в тех точках, где находятся критические органы человека (именно поэтому фантом назвали «Матрешкой»). Через определенное время детекторы вынимали и отправляли на Землю.

Вместо них ставили новые детекторы, привезенные с Земли. Эксперимент продолжался в течение 10 лет. Его результаты показали, что реальное воздействие радиации на внутренние органы значительно ниже, чем показывали «обычные» дозиметры. Внутри МКС доза облучения, которому подвергаются космонавты, на 15% меньше, а при выходе в открытый космос — более чем в два раза меньше той, что считалась ранее.

Благодаря этим измерениям для космонавтов выработаны рекомендации, например, в каких отсеках МКС лучше находиться в периоды повышения солнечной активности, чтобы избежать лишней радиационной «нагрузки».

«Космос» в лаборатории

Российские атомные машиностроители давно помогают испытывать оборудование, которое будет использоваться на орбите. Тестирование проводится в условиях, имитирующих открытый космос.

Речь идет о работах еще одного предприятия «Атомэнергомаша» Центрального научно-исследовательского института технологии машиностроения (ЦНИИТМАШ) по созданию вакуумного испытательного и технологического оборудования для космической отрасли.

Первым и успешным опытом ЦНИИТМАШа в этой области были разработка и изготовление жидкостной системы обеспечения теплового режима для тестирования бортовых электротехнических систем в условиях производства и предстартовых испытаний.

Пилотные системы были использованы при подготовке запуска модуля международной космической станции «Заря». Машины были поставлены в НПО «Энергия», и одна из них в последствии была направлена на стартовый комплекс космодрома «Байконур».

Аналогичные системы, но с другими характеристиками, были поставлены в ЦСКБ «Прогресс» и в дальнейшем на стартовые комплексы космодромов «Плесецк» и «Байконур». Оборудование настолько устроило производителей космической техники, что заказы на него поступают постоянно.

В дальнейшем ЦНИИТМАШ создавались установки для проведения термовакуумных испытаний, имитирующие условия космического вакуума и температурные режимы эксплуатации космических аппаратов при орбитальном полете. Установки были оборудованы специально разработанными термостолами и холодильно-нагревательными машинами, позволяющим испытывать изделия в глубоком вакууме в широком диапазоне температур.

Сейчас в ЦНИИТМАШ создается исследовательский комплекс, в котором будут смоделированы условия космического пространства, и который будет предназначен для испытания научной аппаратуры международной орбитальной обсерватории «Спектр-УФ».

Эта обсерватория по своим возможностям близка к американскому космическому телескопу «Хаббл». С обсерватории ученые будут изучать физические процессы в ранней Вселенной, образование звезд, эволюцию галактик, процессы падения вещества в черные дыры, атмосферы планет и комет.

В создании элементов «Спектра-УФ» участвует еще одно предприятие Росатома, Российский федеральный ядерный центр — Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики (Саров).

Другое машиностроительное предприятие Росатома «ОКБМ Африкантов» (тоже входит в «Атомэнергомаш») создало опытный образец нового герметичного электронасоса для заправочного комплекса российской ракеты-носителя «Протон-М».

При успешном завершении всего комплекса испытаний предприятием будет изготовлена партия таких насосов для «Байконура».

Дела кометные

Без разработок Росатома не обходится и изучение свойств космических тел.

Радиоактивный источник на основе изотопа кюрия-244, изготовленный димитровградским Научно-исследовательским институтом атомных реакторов (НИИАР), «помог» научному модулю «Фила», в ноябре прошлого впервые в истории севшему на поверхность ядра кометы Чурюмова-Герасименко, собрать данные о составе ее грунта. В результате облучения грунта альфа-частицами от источника возникает вторичное гамма-излучение, по которому с помощью спектрометра на борту модуля можно судить об особенностях поверхности кометы.

Именно НИИАР, где расположено уникальное производства кюрия-244, в свое время зарубежными партнерами было доверено выполнить работы для «кометной» миссии.

Изделия лаборатории отделения радиохимических источников и препаратов НИИАР используются в изучении Марса аппаратами НАСА. Открытие, сделанное одним из таких марсоходов с помощью спектрального анализа грунта, позволило с большой вероятностью предположить, что когда-то на этой планете действительно была вода в виде снега, наледи или инея.

Кроме того, сейчас на борту марсохода Curosity работает российский прибор ДАН (Динамическое альбедо нейронов) для изучения состава марсианского грунта. В состав этого прибора входит нейтронный генератор, созданный другим предприятием Росатома — Всероссийским научно-исследовательским институтом автоматики имени Духова.

Благодаря прибору ДАН выяснилось, что в отдельных местах поверхности Марса содержание воды достигает 6% — столько же, сколько в земных пустынях. Эти результаты не могли быть получены другими способами.

Источник публикации РИА «Новости»