L'un des projets soviéto-russes les plus ambitieux dans le domaine de l'exploration spatiale est sur le point d'être achevé et entre dans la phase de mise en œuvre pratique immédiate. On parle de la création d'une centrale nucléaire de classe mégawatt. La création et les essais d'un tel moteur peuvent modifier considérablement la situation dans l'espace proche de la Terre.
La centrale nucléaire de classe mégawatt (NPPU) est un projet conjoint d'un groupe d'entreprises russes qui font partie de Roscosmos et Rosatom. Ce projet vise à développer une centrale nucléaire de classe mégawatt. Il est conçu spécifiquement pour équiper un nouveau vaisseau spatial avec le nom de travail TEM (module de transport et d'énergie). Le principal exécutant des travaux sur le projet de création d'une centrale nucléaire est l'entreprise unitaire d'État fédérale "Centre de recherche nommé d'après M. V. Keldysh" (Moscou). L'objectif de ce projet ambitieux est d'amener la Russie à une position de leader dans la création de complexes énergétiques à des fins spatiales, qui sont très efficaces et capables de résoudre une gamme impressionnante de tâches dans l'espace. Par exemple, l'exploration de la Lune, ainsi que des planètes lointaines de notre système solaire, y compris la création de bases automatiques sur celles-ci.
Actuellement, les vols spatiaux dans l'espace proche de la Terre sont effectués sur des fusées, qui sont mises en mouvement en raison de la combustion de carburant de fusée liquide ou solide dans leurs moteurs. Le carburant liquide pour fusée est divisé en un comburant et un carburant. Ces composants se trouvent dans les différents réservoirs de la fusée à l'état liquide. Le mélange des composants s'effectue déjà dans la chambre de combustion, généralement au moyen d'injecteurs. La pression est créée en raison du travail d'un système de pompe volumétrique ou turbo. De plus, les composants propulseurs sont utilisés pour refroidir la tuyère du moteur-fusée. Le carburant solide pour fusée est également divisé en carburant et comburant, mais ils se présentent sous la forme d'un mélange de solides.
Au cours des dernières décennies, la technologie d'utilisation de ces types de carburant pour fusée a été perfectionnée dans les moindres détails dans de nombreux pays. Dans le même temps, les scientifiques des fusées eux-mêmes admettent que le développement ultérieur de telles technologies est problématique. L'ancien chef de l'Agence spatiale fédérale russe Anatoly Perminov a noté: « En gros, tout a été extrait des moteurs de fusée existants, qu'ils soient liquides ou solides. Les tentatives pour augmenter leur poussée, impulsion spécifique semblent être tout simplement sans espoir. » Dans ce contexte, d'autres solutions techniques sont intéressantes. Par exemple, les centrales nucléaires, qui peuvent parfois augmenter la poussée et l'impulsion spécifique. Anatoly Perminov a donné l'exemple d'un vol vers Mars, auquel il faut maintenant voler 1, 5-2 ans aller-retour. Avec l'utilisation d'un système de propulsion nucléaire, le temps de vol pourrait être réduit à 2 à 4 mois.
Compte tenu de cela, en Russie, depuis 2010, un projet est mis en œuvre pour créer un module de transport spatial et d'alimentation basé sur une centrale nucléaire de classe mégawatt qui n'a pas d'analogue dans le monde. L'ordre correspondant a été signé par Dmitri Medvedev. Pour la mise en œuvre de ce projet jusqu'en 2018 du budget fédéral, Roscosmos et Rosatom, il était prévu d'allouer 17 milliards de roubles, 7, 2 milliards de roubles de ce montant ont été alloués à la société d'État Rosatom pour la création d'une installation de réacteur (Recherche et Design Institute Dollezhal Energy Technicians), 4 milliards de roubles - au Keldysh Center pour le développement d'un système de propulsion nucléaire, 5,8 milliards de roubles - à RSC Energia, qui était censé créer un module de transport et d'énergie. Conformément au nouveau programme spatial fédéral 2016-2025 pour la poursuite des travaux sur le projet, il était envisagé d'allouer 22 milliards 890 millions de roubles supplémentaires.
Tous ces travaux sont réalisés en Russie et non à partir de zéro. La possibilité d'utiliser l'énergie nucléaire dans l'espace a été envisagée depuis le milieu des années 50 par des spécialistes russes aussi éminents que Keldysh, Kurchatov et Korolev. De 1970 à 1988 seulement, l'Union soviétique a lancé plus de 30 satellites de reconnaissance dans l'espace, équipés de centrales nucléaires de faible puissance telles que Topaz et Buk. Ces satellites ont été utilisés pour créer un système de surveillance tous temps pour les cibles de surface dans toute la zone d'eau de l'océan mondial, ainsi que pour émettre une désignation de cible avec transmission aux postes de commandement ou aux porteurs d'armes - le Legend Marine Space Reconnaissance and Target système de désignation (1978). De plus, entre 1960 et 1980, un moteur de fusée nucléaire a été développé et testé dans notre pays sur le site d'essai de Semipalatinsk, a rapporté l'agence TASS.
Réacteur-convertisseur nucléaire "Topaz" (modèle réduit)
Les experts soulignent les avantages suivants des systèmes de propulsion nucléaires:
- La capacité de voler vers Mars en 1, 5 mois et revenir, alors qu'un vol utilisant des moteurs de fusée conventionnels peut prendre jusqu'à 1, 5 ans sans possibilité de retour.
- De nouvelles opportunités dans l'étude de l'espace proche de la Terre.
- La capacité de manœuvrer et d'accélérer, contrairement aux installations qui ne peuvent qu'accélérer puis voler selon une trajectoire donnée.
- La réduction des coûts de maintenance, obtenue grâce à une ressource élevée, un fonctionnement sur 10 ans est possible.
- Une augmentation significative de la masse de la charge utile mise en orbite en raison de l'absence de gros réservoirs de carburant.
Le 20 juillet 2014, un brevet de la Fédération de Russie a été reçu sous le numéro RU2522971 pour la "Nuclear Power Propulsion Plant" (NPP), l'auteur est l'académicien A. Koroteev. Plus tard, lors de l'exposition "State Order - FOR Fair Procurement 2016", JSC "NIKIET" du nom de Dollezhal a présenté un modèle de centrale à réacteur pour une centrale nucléaire d'une classe de mégawatt. On sait que la centrale nucléaire en cours de développement dans notre pays se compose de trois éléments principaux: une centrale à réacteur avec un fluide de travail et des dispositifs auxiliaires, tels qu'un turbogénérateur-compresseur et un échangeur-récupérateur de chaleur; un système de propulsion de fusée électrique et un réfrigérateur à radiateur (un système de décharge de chaleur dans l'espace). Au vu de l'avancement des travaux, on peut noter que la Fédération de Russie a toutes les chances d'être la première à mettre en orbite un engin spatial qui sera équipé d'une centrale nucléaire.
Il est prévu qu'un modèle de centrale nucléaire en fer à tester soit créé d'ici 2019. Et les premiers vols dans l'espace utilisant une telle centrale auront lieu dans les années 2020. Dmitry Makarov, directeur de l'Institut des matériaux pour réacteurs (IRM, région de Sverdlovsk), a déclaré aux journalistes en avril 2016 que les premiers essais en vol d'un système de propulsion spatiale nucléaire étaient prévus pour les années 2020. Répondant aux questions des journalistes de TASS, il a noté que dans un avenir proche, un stand prototype au sol de cet appareil sera créé en Russie et que les premiers essais en vol dans l'espace auront lieu dans les années 2020. Une telle installation d'une classe de mégawatts permettra la formation de puissants moteurs nucléaires électriques capables d'accélérer les véhicules interplanétaires à des vitesses importantes. Dans le cadre de ce projet, Rosatom crée le cœur de l'installation - un réacteur nucléaire.
Maquette d'une centrale à réacteur pour une centrale nucléaire de classe mégawatt
Selon Makarov, l'IRM a terminé avec succès les tests d'éléments thermoconducteurs (TVEL) pour cette installation, précisant que des éléments combustibles à grande échelle ont été testés, qui sont prévus pour être utilisés dans de tels réacteurs. Makarov ne doute pas que sur la base de l'expérience et de la compétence des instituts Roscosmos et Rosatom, il sera possible de créer un système de propulsion nucléaire qui permettra à notre pays d'atteindre non seulement les planètes les plus proches, mais aussi les plus éloignées de notre système solaire. En effet, une plate-forme sera développée à l'aide de laquelle il sera possible de mettre en œuvre de sérieux programmes de recherche visant à étudier l'espace lointain.
Le développement d'une centrale nucléaire en Russie présente les avantages pratiques suivants. Premièrement, il s'agit d'une expansion significative des capacités de la Russie et de l'humanité en général. Les engins spatiaux à propulsion nucléaire feront du voyage humain vers Mars et d'autres planètes une réalité.
Deuxièmement, de tels navires amélioreront considérablement l'activité humaine dans l'espace proche de la Terre, offrant une réelle opportunité de commencer à coloniser la Lune (il existe déjà des projets de construction de centrales nucléaires sur le satellite terrestre). « L'utilisation de centrales nucléaires est envisagée pour les grands systèmes spatiaux habités, et non pour les petits engins spatiaux qui peuvent voler sur d'autres types d'installations utilisant des moteurs ioniques ou l'énergie éolienne solaire. Il sera possible d'utiliser des systèmes de propulsion nucléaire sur des remorqueurs interorbitaux réutilisables. Par exemple, pour déplacer diverses cargaisons entre des orbites basses et hautes, pour effectuer des vols vers des astéroïdes. Il sera également possible d'envoyer une expédition sur Mars ou de créer un remorqueur lunaire réutilisable », explique le professeur Oleg Gorshkov. De tels navires sont capables de changer toute l'économie de l'exploration spatiale. Comme le notent les spécialistes de RSC Energia, un lanceur à propulsion nucléaire sera en mesure de réduire le coût de lancement d'une charge utile sur une orbite circumlunaire de plus de deux fois par rapport aux fusées équipées de moteurs de fusée à propergol liquide.
Troisièmement, ce développement est de nouvelles technologies et matériaux qui apparaîtront sûrement lors de la mise en œuvre du projet. Ils peuvent être introduits dans d'autres branches de l'industrie russe - génie mécanique, métallurgie, etc. Il s'agit d'un projet révolutionnaire qui, s'il est mis en œuvre avec succès, peut donner un nouvel élan à l'économie russe.
