Техника - молодёжи 2001-04, страница 5

еа кяк единой всепланбПЮЙ цивилизации Р*чь иде^т об использование уникальны* во-мощностей космонавтики для преодоления 6> прецедентного ►умутятиен» • - твия демографического, э> логи -» • ) ^нергетиче кого сырьеы го кри:- л в условиях стресс^ от все 6oj • лоэна мои опоп-юсти гл«:» ьн« гт, твеннь. га троф Не останавливаясь вовое нн ро гнозе по прикладным спутникам, упомяну только возможные пути решения некоторых энергоемких задач с помощью КА научного назначения Более подробно удут рассмотрены крупномасштабные системы — защи ты Земли от астероидов и энергоснабжения нашей планеты из космоса.

Запуск первых КА к границам Солнечной системы что требовало баллистических затрат примерно 8 км/с

Буксир длязялвата и буюнров* *< кЗе»*-ле астеро*<^ов. Цифрами обозначены. 1 атомный реактор; 2 — капельножидкий радиатор; 3 силова» ферма:

4 — эле*троракетные двигатели;

5 — баки с рабочим телом; 6 — стыковочное устройство; 7 — якорь.

Вполне вероятным практическим выходом может стать освоение новых процессов, энерговыделение в которых на порядки превзойдет термояд и аннигиляцию. Правда, такие исследования должны вестись, в основном в межзвездном пространстве или вблизи самих звезд.

Продолжится изучение планет с целью более глубокого понимания эволюции Солнечной системы и распределения химических веществ в планетах и спутниках. Это позволит более грамотно прогнозировать поиск полезных ископаемых на Земле.

Отдельное направление — проблема происхождения жизни, в первую очередь поиск ее следов на планетах и их спутниках, где обнаружена вода в жидком состоянии.

Будут продолжены давно ведущиеся исследования по поиску в Галактике иных цивилизаций. Правда, их практические результаты. как легко догадаться, принципиально непредсказуемы; более того, есть обоснованное мнение, что обнаружение более продвинутых цивилизаций не сулит нам ничего хорошего. В качестве технических средств измерения могут быть использованы крупногабаритные телескопы космического или лунного базирования, например — на основе радиотехнических и энергетических элементов будущих крупномасштабных систем экологически чистого энергоснабжения Земли по микроволновому лучу. Но не будем забегать вперед...

Мы видим, что даже для решения информационных задач уже недостаточно традиционных космических энергоустановок и двигателей. Даже здесь очень пригодятся агрегаты ядерные ядерно-электрические, термоядерные.

«ДЛИННЫЕ РУКИ» НАУКИ. Но роль таких установок только возрастает, если рассматривать куда более интересные и важные, «неинформационные», направления освоения космоса — назовем их «транспортно-энергетическими с использованием космических сырьевых ресурсов».

Весьма вероятно, что именно они будут определять в ближайшие 30 — 50 лет не только основные приоритеты в развитии космонавтики и космической техники, но и саму возможность существования человечест-

осуществлен еще в конце XX в. с использованием только жидкостных ракетных двигателей (ЖРД) и бортового радиоизотопного источника электроэнергии малой мощности (до 500 Вт) Дальнейшее продвижение в исследовании космоса во многом зависит от использования ядерной энергии как в двигателях, так и в энергоустановках Так, в КА для запусков в дальний космос эффективны ядерные ракетные двигатели (ЯРД) большой тяги, где высокотемпературные реакторы обеспечивают нагрев самого эффективного рабочего тела—водорода. В наземных стендовых образцах активных зон достигнуты температуры нагрева 2500 — 3000 К, что соответствует скорости истечения 8-9 км/с. В США и России проработаны и частично испытаны ЯРДстягой 1,7 и 25 т

С помощью ЯРД с тягой в 1 т можно реализовать «быстрый» (за 4 года) односторонний полет к Плутону малоразмерного КА с начальной массой 6,5 т при массе полезного груза 200 кг. Более сложные задачи требуют перехода к ЯРД большей тяги (желательно с дооснащением их дополнительным энергетическим замкнутым контуром, а также применения бортовых и напланетных ядерных энергоустановок, ЯЭУ). Так, при использовании ЯРД с тягой 7 т, дооснащенного энергетическим контуром 5 кВт.эл и напланетной ЯЭУ мощностью примерно 200 кВт, возможно решение весьма сложной задачи двухстороннего полета к спутнику Юпитера Европе с посадкой и доставкой к Земле ампулы с образцами воды из подледного океана.

Полет продолжительностью около 6 лет требует значительного набора скорости (22 км/с). Высокие затраты энергии на тепловую проходку ледовой скважины глубиной около 10 км (3 млн МДж), а также значительные мощности электролизного завода и криогенной установки для получения изо льда криогенного рабочего тела для возвращения требуют значительной массы полезного груза (так, проходческое оборудование и ЯЭУ весят 10 т). Масса такого трехступенчатого КА на околоземной отлетной орбите — 240 т (включая 190 т жидкого водорода). Он вполне может быть сформирован путем стыковки нескольких «сухих» модулей, выведенных современными носителями, — с последующей дозаправкой «земным» водородом.

ТЕХНИКА-МОЛОДЕЖИ 4 2 0 0 1

Запуск КА в мвдлвегщмое пространство

" уи' набор.! fjujf V' еших CKOI • Гвй -да 150 - 200 Щ с, что, например, может быть реализовано при помощи злвктроядвр-

ных виг • 1ы- у с т(ЯЭРДУ) m_l и тяги 45-тонный одноступенчатый аппарат (зде< . учтен и п^г к ны груз: ¹ < ог 2,5т, ЯЭУ замкнутой с'ёмы — Ют), • па гая электр!'че ой мощностью 2000 кВт

ЭРД на 'j еноне со споростью истечения 150 км/с, за 30 лет (включая 10-летний активный участок) удалится т Солниз в об ласть межзвездного пространства на рас стояние 600 а е. (900 млрд км)

Полеты же даже к ближайшим звездам, дальности до которы» измеряются световыми годами, требуют перехода к термоядерным двигателям. Для одностороннего 60-летнего полета к звезде Барнарда на дальность 6 световых лет (55000 млрд км) с полезной нагрузкой 450 т потребуется двуступенчатый КА массой более 50 тыс т с термоядерным двигателем мощностью в несколько миллиардов кВт Двигатель, обеспечивающий скорость истечения 10 000 км/с, — пульсирующего типа, работающий на гелии-3 с дейтерием. Масса такого КА хотя и велика, но соизмерима с массой геостационарной микроволновой станции для электроснабжения Земли. В случае освоения управляемого термоядерного синтеза такой двигатель и КА могут быть созданы к концу нынешнего столетия. Пилотируемые же полеты к звездам — явно за пределами XXI в. (если не произойдет еще одной научно-технической революции, сравнимой с той, что случилась в середине прошлого века. — Ред.).

КОЕ-ЧТО О КАТАСТРОФАХ. Подробно обосновывать важность системы гарантированной защиты Земли от столкновения с опасными космическими объектами (астероидами и кометами) сейчас уже нет нужды (эту задачу неплохо решает Голливуд. — Ред.). Стоит лишь отметить, что возможные масштабы экологических последствий такого столкновения соизмеримы с рассматривавшейся ранее моделью «ядерной зимы».

Необходимость принципиально нового подхода к экологически чистому энергоснабжению (электроснабжению) Земли уже в первой половине XXI в. диктуют следующие обстоятельства.

— Продолжается практически неконтролируемый рост населения Земли. Сегодня это 6 млрд человек, к 2050 г. прогнозируется 10 млрд. В связи с этим необходим значительный рост мощностей электроэнергетики. При сегодняшней мощности всех электростанций Земли 3 млрд кВт среднедушевое потребление электроэнергии, характеризующее уровень жизни, составляет 0,5 кВт/чел Даже при сохранении душевого потребления на этом уровне потребуется рост установленных мощностей, по крайней мере, на 2 млрд кВт. А так как желательно довести среднедушевое потребление до 2 кВт/чел. (что обеспечит достаточно высокий уровень жизни при ее большой продолжительности и низкой смертности), то требуемый прирост составит 8 млрд кВт. Неслучайность выбора уровня в 2 кВт/чел., полученного на основе обработки результатов по нескольким десяткам стран, обосновывается тем, что при снижении этой величины показатели существенно ухудшаются,

3