Việc phát triển một nhà máy điện hạt nhân cấp megawatt cho công nghệ vũ trụ thế hệ mới đã bắt đầu ở Nga. Nhiệm vụ được giao cho Trung tâm Nghiên cứu Keldysh. Anatoly KOROTEEV, Giám đốc Trung tâm, Chủ tịch Học viện Vũ trụ Nga Tsiolkovsky, nói với Interfax-AVN về tầm quan trọng của dự án này đối với ngành du lịch vũ trụ Nga và ý nghĩa của nó, Rewer.net viết.
- Anatoly Sazonovich, việc phát triển nhà máy điện hạt nhân đã trở thành một mục tiêu ưu tiên, để đạt được những nguồn lực đáng kể sẽ được tập trung. Đây có thực sự là một dự án mà tương lai của du hành vũ trụ phụ thuộc vào không?
- Chính xác. Hãy xem các phi hành gia đang làm gì ngày nay. Chúng ta sẽ thấy các lĩnh vực như thông tin liên lạc vệ tinh, điều hướng không gian chính xác cao, viễn thám Trái đất - tức là mọi thứ liên quan đến hỗ trợ thông tin. Hướng thứ hai là giải pháp cho các vấn đề liên quan đến việc mở rộng kiến thức của chúng ta về không gian vượt ra ngoài giới hạn của không gian gần trái đất. Cuối cùng, các nhà du hành vũ trụ, cả ở nước ta và ở các nước khác, đang làm việc để giải quyết một số nhiệm vụ quốc phòng nhất định. Đây được quy ước là ba nhóm nhiệm vụ trong các hoạt động không gian ngày nay. Các hệ thống giao thông đã được kiểm tra, chứng minh theo thời gian được sử dụng để giải quyết chúng.
Nếu chúng ta nhìn vào những gì chúng ta mong đợi từ du hành vũ trụ vào ngày mai, thì cùng với việc cải thiện phạm vi nhiệm vụ đã được giải quyết, các vấn đề về phát triển công nghệ sản xuất trong không gian đang được đặt ra. Chúng ta cũng đang nói về các cuộc thám hiểm Mặt trăng và Sao Hỏa. Và không phải về thăm các cuộc thám hiểm, đó là cuộc thám hiểm của người Mỹ lên mặt trăng, mà là về một thời gian dài ở các hành tinh khác để bạn có thể dành đủ thời gian cho việc nghiên cứu của họ.
Ngoài ra, các câu hỏi đang được đặt ra về khả năng cung cấp năng lượng cho Trái đất từ không gian, về cuộc chiến chống lại hiểm họa tiểu hành tinh-sao chổi. Tất cả những nhiệm vụ này có thứ tự hoàn toàn khác với những nhiệm vụ ngày nay. Vì vậy, nếu chúng ta nghĩ về cách thức phức hợp các nhiệm vụ này được cung cấp bởi cấu trúc vận chuyển và năng lượng, chúng ta sẽ thấy rằng cần phải tăng cường cung cấp năng lượng cho tàu vũ trụ và hiệu quả của động cơ.
Ngày nay chúng ta có những phương tiện không kinh tế. Hãy tưởng tượng, cứ mỗi 100 tấn bay ra khỏi Trái đất, thì tốt nhất là 3% biến thành một trọng tải. Điều này dành cho tất cả các tên lửa hiện đại. Mọi thứ khác đều bị vứt bỏ như nhiên liệu cháy.
Đối với các nhiệm vụ dài hạn, điều cực kỳ quan trọng là chúng ta phải di chuyển trong không gian đủ kinh tế. Ở đây có khái niệm về lực đẩy riêng, đặc trưng cho hiệu suất của động cơ. Đây là tỷ số giữa lực đẩy mà nó tạo ra với mức tiêu thụ nhiên liệu khối lượng. Nếu chúng ta lấy tên lửa FAU-2 đầu tiên của Đức, thì lực đẩy cụ thể của nó theo đơn vị đo cũ là 220 giây. Ngày nay, hệ thống năng lượng đẩy tốt nhất, sử dụng hydro với oxy, cho một lực đẩy cụ thể lên đến 450 giây. Có nghĩa là, 60-70 năm làm việc của những bộ óc giỏi nhất trên thế giới đã nâng lực đẩy cụ thể của động cơ tên lửa truyền thống lên chỉ hai lần.
Có thể tăng chỉ số này lên mấy lần hay theo đơn đặt hàng có độ lớn không? Hóa ra là có. Ví dụ, sử dụng động cơ hạt nhân, chúng ta có thể tăng lực đẩy cụ thể lên khoảng 900 giây, tức là thêm hai lần nữa. Và sử dụng chất lỏng làm việc ion hóa để tăng tốc, chúng có thể đạt đến giá trị 9000-10000 giây, tức là chúng sẽ tăng lực đẩy cụ thể lên 20 lần. Và điều này đã đạt được một phần ngày nay: trên các vệ tinh ở lực đẩy thấp, động cơ plasma được sử dụng, cho một lực đẩy cụ thể là 1600 giây. Tuy nhiên, các thiết bị như vậy vẫn cần đủ điện. Nếu bạn không tính đến một cấu trúc hoàn toàn độc đáo - Trạm vũ trụ quốc tế, nơi có mức điện khoảng 100 kW, thì ngày nay các vệ tinh mạnh nhất có mức cung cấp điện chỉ 20-30 kW. Rất khó để giải quyết một số nhiệm vụ nếu chúng ta vẫn ở mức này.
- Tức là bạn cần một bước nhảy vọt về chất?
- Đúng. Các nhà du hành vũ trụ ngày nay đang trải qua một trạng thái gần với trạng thái mà ngành hàng không tự tìm thấy sau Chiến tranh thế giới thứ hai, khi rõ ràng rằng không còn có thể tăng tốc độ với động cơ piston, không thể tăng tầm hoạt động một cách nghiêm túc, và nói chung để có hàng không có lãi về kinh tế. Sau đó, như bạn nhớ, đã có một bước nhảy vọt trong ngành hàng không, và họ chuyển từ động cơ piston sang động cơ phản lực. Gần như tình trạng tương tự hiện nay là trong công nghệ vũ trụ. Chúng tôi thiếu năng lượng xuất sắc để giải quyết những thách thức nghiêm trọng.
Nhân tiện, nó đã trở nên rõ ràng không phải ngày hôm nay. Trong những năm 60 và 70, cả ở nước ta và ở Hoa Kỳ đã bắt đầu nghiên cứu việc sử dụng năng lượng hạt nhân trong không gian. Ban đầu, nhiệm vụ được đặt ra là tạo ra động cơ tên lửa mà thay vì sử dụng năng lượng hóa học của quá trình đốt cháy nhiên liệu và chất oxy hóa, sẽ sử dụng quá trình đốt nóng hydro đến nhiệt độ khoảng 3000 độ. Nhưng hóa ra một con đường trực tiếp như vậy vẫn không hiệu quả. Chúng ta nhận được lực đẩy cao trong một thời gian ngắn, nhưng đồng thời chúng ta phóng ra một tia phản lực, trong trường hợp lò phản ứng hoạt động không bình thường, có thể bị nhiễm phóng xạ.
Bất chấp khối lượng công việc khổng lồ được thực hiện trong những năm 60 và 70 ở Liên Xô và Hoa Kỳ, cả chúng tôi và người Mỹ đều không thể tạo ra động cơ làm việc đáng tin cậy vào thời điểm đó. Họ đã làm việc, nhưng không nhiều, bởi vì làm nóng hydro lên đến 3000 nghìn độ trong lò phản ứng hạt nhân là một nhiệm vụ nghiêm túc.
Ngoài ra còn có các vấn đề môi trường trong quá trình thử nghiệm động cơ trên mặt đất, do các máy bay phản lực phóng xạ được ném vào bầu khí quyển. Ở Liên Xô, công việc này được thực hiện tại bãi thử Semipalatinsk được chuẩn bị đặc biệt cho các vụ thử hạt nhân, vẫn ở Kazakhstan.
Chưa hết, về việc sử dụng năng lượng hạt nhân để cung cấp năng lượng cho tàu vũ trụ, Liên Xô đã thực hiện một bước rất nghiêm túc trong những năm đó. 32 vệ tinh đã được sản xuất. Với việc sử dụng năng lượng hạt nhân trên các thiết bị, người ta có thể thu được năng lượng điện cao hơn một bậc so với năng lượng mặt trời.
Sau đó, Liên Xô và Hoa Kỳ, vì nhiều lý do khác nhau, đã ngừng công việc này một thời gian. Ngày nay rõ ràng là chúng phải được đổi mới. Nhưng đối với chúng tôi, có vẻ như không hợp lý khi tiếp tục theo cách trực tiếp như vậy để chế tạo động cơ hạt nhân, vốn có những nhược điểm nêu trên, và chúng tôi đã đề xuất một cách tiếp cận hoàn toàn khác.
- Và sự khác biệt cơ bản giữa cách tiếp cận mới là gì?
“Cách tiếp cận này khác với phương pháp cũ ở chỗ một chiếc xe hybrid khác với một chiếc xe hơi thông thường. Trong ô tô thông thường, động cơ làm quay các bánh xe, trong khi ở ô tô hybrid, điện được tạo ra từ động cơ và điện này làm quay các bánh xe. Đó là, một loại nhà máy điện trung gian đang được tạo ra.
Theo cách tương tự, chúng tôi đã đề xuất một sơ đồ trong đó một lò phản ứng không gian không đốt nóng phản lực bắn ra từ nó, nhưng tạo ra điện. Khí nóng từ lò phản ứng làm quay tuabin, tuabin làm quay máy phát điện và máy nén, tuần hoàn chất lỏng làm việc theo một vòng kín. Máy phát điện tạo ra điện cho động cơ plasma với lực đẩy riêng cao gấp 20 lần so với động cơ hóa học.
Những lợi thế chính của cách tiếp cận này là gì. Đầu tiên, không cần trang web thử nghiệm Semipalatinsk. Chúng tôi có thể thực hiện tất cả các cuộc thử nghiệm trên lãnh thổ của Nga mà không cần tham gia vào bất kỳ cuộc đàm phán quốc tế khó khăn kéo dài nào về việc sử dụng năng lượng hạt nhân bên ngoài nhà nước. Thứ hai, máy bay phản lực rời khỏi động cơ sẽ không bị nhiễm phóng xạ, vì một chất lỏng làm việc hoàn toàn khác đi qua lò phản ứng, lò này ở trong một vòng kín. Ngoài ra, chúng ta không cần phải đốt nóng hydro trong sơ đồ này, ở đây một chất lỏng hoạt động trơ lưu thông trong lò phản ứng, chất lỏng này nóng lên đến 1500 độ. Chúng tôi đang đơn giản hóa một cách nghiêm túc nhiệm vụ của mình. Cuối cùng, cuối cùng, chúng ta sẽ nâng lực đẩy cụ thể lên không phải gấp đôi, mà là 20 lần so với động cơ hóa học.
- Bạn có thể đặt tên cho thời gian của dự án?
- Dự án bao gồm các giai đoạn sau: năm 2010 - bắt đầu công việc; vào năm 2012 - hoàn thành thiết kế dự thảo và mô hình máy tính chi tiết của quy trình làm việc; vào năm 2015 - sự ra đời của hệ thống đẩy năng lượng hạt nhân; vào năm 2018 - việc tạo ra một mô-đun vận tải sử dụng hệ thống đẩy này để chuẩn bị cho hệ thống bay trong cùng năm.
Nhân tiện, giai đoạn mô hình hóa máy tính trước đây không phải là điển hình cho các sản phẩm công nghệ vũ trụ được tạo ra, nhưng ngày nay nó là hoàn toàn cần thiết. Ví dụ về các động cơ mới nhất, được phát triển ở Nga, Pháp và Mỹ, rõ ràng là phương pháp cũ cổ điển, khi một số lượng lớn các nguyên mẫu được tạo ra để thử nghiệm, đã lỗi thời.
Ngày nay, khi khả năng của công nghệ máy tính rất cao, đặc biệt là với sự ra đời của siêu máy tính, chúng ta có thể cung cấp mô hình vật lý và toán học của các quy trình, tạo ra một công cụ ảo, chơi các tình huống có thể xảy ra, xem cạm bẫy ở đâu và chỉ sau đó đi đến tạo một động cơ, như họ nói "trong phần cứng".
Đây là một ví dụ điển hình. Bạn có thể đã nghe nói về động cơ RD-180 cho tên lửa Atlas được tạo ra cho người Mỹ tại Phòng thiết kế Energomash. Thay vì 25-30 bản sao thường được dùng để kiểm tra động cơ, nó chỉ mất 8 bản và RD-180 ngay lập tức đi vào cuộc sống. Bởi vì các nhà phát triển đã gặp khó khăn khi "chơi" tất cả điều này trên máy tính.
- Giá của vấn đề là bao nhiêu?
- Hôm nay, 17 tỷ rúp đã được công bố cho toàn bộ dự án cho đến hết năm 2018. Trực tiếp cho năm 2010, 500 triệu rúp đã được phân bổ, bao gồm 430 triệu rúp - cho Rosatom và 70 triệu rúp - cho Roskosmos.
Đương nhiên, chúng tôi muốn tin rằng nếu lãnh đạo đất nước nói rằng đây là một lĩnh vực ưu tiên và tiền đã được phân bổ, thì nó sẽ được đưa ra.
Số tiền được kê khai ít hơn chúng tôi mong muốn, nhưng tôi nghĩ rằng số tiền này là đủ cho những năm tới và có thể thực hiện một loạt các công việc với số tiền này.
Viện của chúng tôi đã được bổ nhiệm làm người đứng đầu nhà máy điện hạt nhân, mô-đun vận tải, rất có thể, sẽ do Tập đoàn Tên lửa và Không gian Energia chế tạo.
Nhìn chung, dự án dựa trên sự hợp tác, chủ yếu bao gồm các doanh nghiệp của Rosatom, nơi sản xuất lò phản ứng và Roskosmos, sẽ tự sản xuất máy nén khí, máy phát điện và động cơ.
Tất nhiên, công trình sẽ sử dụng nền tảng khoa học đã tạo ra từ những năm trước. Ví dụ, sự phát triển của một lò phản ứng dựa trên một số lượng lớn các quyết định đã được đưa ra trước đây đối với động cơ hạt nhân. Sự hợp tác cũng vậy. Đây là Viện Công nghệ Nghiên cứu Khoa học Podolsk, Trung tâm Kurchatov, Viện Vật lý và Kỹ thuật Điện Obninsk. Trung tâm Keldysh, Phòng Thiết kế Kỹ thuật Hóa học và Phòng Thiết kế Voronezh cho Tự động hóa Hóa học đã làm được rất nhiều điều trong một vòng khép kín. Chúng tôi sẽ tận dụng hết kinh nghiệm này khi tạo ra một bộ tăng áp. Đối với máy phát điện, chúng tôi kết nối Viện Cơ điện, nơi có kinh nghiệm chế tạo máy phát điện bay.
Nói một cách dễ hiểu, có một nền tảng đáng kể, công việc không bắt đầu lại từ đầu.
- Liệu Nga có thể đi trước các nước khác trong công việc này?
- Tôi không loại trừ điều này. Tôi đã có cuộc gặp với phó giám đốc NASA, chúng tôi đã thảo luận về các vấn đề liên quan đến việc quay trở lại làm việc với năng lượng hạt nhân trong không gian, và ông ấy nói rằng người Mỹ đang tỏ ra rất quan tâm đến vấn đề này. Theo ông, không thể loại trừ khả năng đẩy nhanh tiến độ công việc theo hướng này ở phía Tây.
Tôi không loại trừ việc Trung Quốc có thể đáp trả bằng các hành động tích cực từ phía mình, vì vậy chúng tôi cần phải nhanh chóng làm việc. Và không chỉ để đi trước ai đó nửa bước. Trước hết, chúng ta cần phải làm việc nhanh chóng, để hợp tác quốc tế đang nổi lên, và trên thực tế nó đang được hình thành ngày nay, chúng ta trông xứng đáng. Vì vậy, họ sẽ đưa chúng tôi đến đó, và không đảm nhận vai trò của những người nên tạo ra các trang trại kim loại, mà để thái độ đối với chúng tôi sẽ giống như những năm 90 chẳng hạn. Sau đó, một loạt nghiên cứu lớn về các nguồn hạt nhân trong không gian đã được giải mật. Khi những tác phẩm này được người Mỹ biết đến, họ đã đánh giá rất cao. Cho đến thời điểm mà các chương trình chung đã được lập với chúng tôi.
Về nguyên tắc, có thể sẽ có một chương trình quốc tế về nhà máy điện hạt nhân, tương tự như chương trình hợp tác đang diễn ra về phản ứng tổng hợp nhiệt hạch có kiểm soát.
- Anatoly Sazonovich, vào năm 2011 thế giới sẽ kỷ niệm ngày kỷ niệm chuyến bay có người lái đầu tiên vào vũ trụ. Đây là một lý do chính đáng để nhắc nhở về những thành tựu của đất nước chúng ta trong không gian.
- Tôi nghĩ là có. Rốt cuộc, nó không chỉ là chuyến bay có người lái đầu tiên vào vũ trụ. Chuyến bay trở nên khả thi nhờ giải pháp của một loạt các vấn đề khoa học, kỹ thuật và y tế. Lần đầu tiên một con người bay vào vũ trụ và trở về Trái đất, lần đầu tiên người ta chứng minh rằng hệ thống bảo vệ nhiệt hoạt động bình thường. Chuyến bay đã có một tác động quốc tế rất lớn. Chúng ta đừng quên rằng chỉ có 16 năm trôi qua kể từ ngày kết thúc cuộc chiến tranh khó khăn nhất của đất nước. Và bây giờ hóa ra một đất nước đã mất hơn 20 triệu người và bị tàn phá khổng lồ có khả năng không chỉ làm được điều gì đó ở cấp độ cao nhất thế giới, mà thậm chí còn vượt xa toàn thế giới trong một khoảng thời gian nhất định. Đó là một minh chứng vô cùng quan trọng, nâng cao uy quyền của đất nước và lòng tự hào của nhân dân.
Trong cuộc đời tôi có hai sự kiện có tầm quan trọng tương tự. Đây là Ngày Chiến thắng và cuộc gặp gỡ của Yuri Gagarin, mà tôi đã được tận mắt chứng kiến. Ngày 9/5/1945, toàn bộ Matxcova, từ Quảng trường Đỏ đến ngoại ô đều xuống đường ăn mừng. Đó thực sự là một xung lực tự phát, và sự thúc đẩy ấn tượng tương tự là vào tháng 4 năm 1961 khi Gagarin bay.
Cần phải tăng cường ý nghĩa quốc tế của lễ kỷ niệm nửa thế kỷ chuyến bay đầu tiên. Cần phải nhấn mạnh và nhắc nhở xã hội về vai trò của nước ta trong việc khám phá vũ trụ. Thật không may, trong 20 năm qua, chúng ta không làm điều này thường xuyên. Nếu bạn mở Internet, bạn sẽ thấy một lượng lớn tài liệu liên quan, ví dụ như cuộc thám hiểm mặt trăng của người Mỹ, nhưng không có quá nhiều tài liệu liên quan đến chuyến bay Gagarin. Nếu bạn nói chuyện với những học sinh hiện tại, tôi không biết họ biết tên của ai tốt hơn, Armstrong hay Gagarin. Vì vậy, tôi cho rằng việc đưa ra quyết định kỷ niệm 50 năm chuyến bay không gian có người lái đầu tiên ở cấp nhà nước và mang tiếng vang quốc tế là hoàn toàn đúng đắn.
Học viện Vũ trụ Nga Tsiolkovsky sẽ trao huy chương cho sự kiện này, huy chương này sẽ được trao cho những người đã tham gia chuyến bay đầu tiên hoặc có đóng góp đầy đủ cho sự phát triển của du hành vũ trụ. Ngoài ra, chúng tôi đang chuẩn bị tổ chức một hội nghị quốc tế lớn, tại đó dự kiến sẽ thảo luận với các đối tác nước ngoài và Nga về các tính năng thám hiểm không gian có người lái là đặc trưng của giai đoạn hiện nay. Có rất nhiều câu hỏi khó ở đây.
Nếu hôm nay chúng ta dừng một trăm người trên đường phố và hỏi xem ai trong số các phi hành gia đang bay trong không gian bây giờ, Chúa không cho phép, nếu ba hoặc bốn người trả lời chúng ta, và tôi không tin về điều này. Và nếu chúng ta đặt câu hỏi, các phi hành gia đang làm gì ở nhà ga, thì thậm chí còn ít hơn. Tôi nghĩ rằng việc thúc đẩy cuộc sống ngoài không gian thực, các chuyến bay có người lái là cực kỳ quan trọng, và nó vẫn chưa được thực hiện đủ. Có rất nhiều tài liệu ngu ngốc trên TV, khi ai đó gặp người ngoài hành tinh, hoặc cách người ngoài hành tinh bắt một người nào đó đi.
Tôi xin nhắc lại, lễ kỷ niệm lần thứ 50 của chuyến bay có người lái đầu tiên là một sự kiện thực sự mang tính kỷ nguyên, nó phải được tổ chức một cách trang nghiêm nhất, cả trong phạm vi đất nước chúng ta và ở cấp độ quốc tế. Và tất nhiên viện của chúng tôi sẽ tham gia trực tiếp vào việc này, anh ta, người có liên quan đến chuyến bay này và đã tham gia vào nó. Một số nhân viên của chúng tôi trong thời kỳ đó đã nhận được giải thưởng của nhà nước về việc giải quyết các vấn đề về chuyến bay nói riêng. Ví dụ, phó giám đốc của viện khi đó, viện sĩ Georgy Petrov, đã nhận được danh hiệu Anh hùng Lao động Xã hội chủ nghĩa vì đã phát triển các phương pháp bảo vệ nhiệt cho một con tàu trong quá trình lao xuống quỹ đạo. Tất nhiên, chúng tôi sẽ cố gắng kỷ niệm sự kiện này một cách trang trọng.
