background image
вторник
k
100, 6 сентября 2011 г.
ПОИСКИ, НАХОДКИ, РАЗМЫШЛЕНИЯ, ИЗОБРЕТЕНИЯ
Через тернии к звздам!
В ы п у с к 80
g o r o d n a u k i @ b k . r u
Редактор выпуска Н.Я. ДОРОЖКИН, научный обозреватель Калининградской правды
Город
Город
Город науки
науки
науки
Кто получит наивысшую прибыль от мирового
рынка космического электричества
7
7
7
7
7
Виталий Михайлович, судя по пуб
ликациям в СМИ, основными направ
лениями считаются развитие средств
связи и мониторинга, освоение Луны и
Марса. Но вот книга Центробежные
бескаркасные крупногабаритные кос
мические конструкции (М.: Физмат
гиз, 2009, авторы Г.Г. Райкунов, В.А.
Комков, В.М. Мельников, Б.Н. Харлов).
По видимому, вы, как е соавтор, счи
таете наиболее приоритетным созда
ние космических электростанций?
Только острая социально поли
тическая потребность общества опре
деляет темп развития космической тех
ники. Исходя из этого, рассмотрим с
сегодняшних позиций изложенные в
директивных документах приоритетные
направления е развития.
Дальнейшее успешное продвижение
нашей страны в решении вопросов со
циально экономического развития тре
бует обеспечения всестороннего дос
тупа населения к дешвым информа
ционным услугам; непрерывного мо
ниторинга территории и воздушного
пространства; контроля сухопутных и
морских границ с пресечением брако
ньерства; получения информации, по
зволяющей вырабатывать оперативные
и стратегические решения о развитии
регионов, ликвидации природных и
техногенных катастроф, предупрежде
нии и парировании внутренних и вне
шних угроз. Эти потребности, безус
ловно, будут определять темп разви
тия космической энергетики.
А вопросы освоения Луны и Мар
са?
Луна давно считается стратеги
ческим объектом, и существуют обо
снованные программы освоения е в
США, Китае, Японии и России. Но что
может дать Луна в плане народного
хозяйства?
Предлагаемая добыча ге
лия 3 из лунного реголита для термо
ядерных реакторов вызывает недоуме
ние. Во первых, существуют крупные
химические производства, где гелий
3 является побочным продуктом и в
больших объмах выбрасывается в ат
мосферу за ненадобностью. Во вто
рых, сама управляемая термоядерная
реакция с участием гелия 3 не реали
зована в земных условиях.
Что каса
ется Марса, полученная автоматами
достаточно обширная информация
указывает на то, что эта планета на
родно хозяйственного интереса не
представляет.
Марсианские исследо
вания имеют чисто научный характер.
Ни о каком переселении людей на Марс
и жизни там при средней температуре
минус 63С в разреженной атмосфере
практически из углекислого газа и речи
быть не может.
Какая же острая социально поли
тическая потребность общества может
содействовать модернизации и инно
вационному развитию России?
В последние годы со вс возрас
тающей остротой встают проблемы
энергетического и экологического
кризисов, а также управления пого
дой. Рост цен на энергоносители ли
хорадит мир экономическими кризи
сами. Ущерб от природных катаклиз
мов многократно превышает сто
имость самых крупных космических
программ. Наиболее вероятной при
чиной участившихся наводнений и
засух является недопустимая нагруз
ка на экологию окружающей среды со
стороны средств наземной энергети
ки. Эффективным путм решения ука
занных проблем является создание
космических солнечных электростан
ций (КСЭС) мощностью 1 10 ГВт для
трансляции электроэнергии наземным
потребителям и электроснабжения в
перспективе экологически вредных
производств в космосе. Пентагоном
выдвинута программа, в которой рас
сматривается возможность замены
всей наземной энергетики космичес
кой к 2100 году.
В США кооперация, в которую вхо
дят Локхид Мартин, Боинг, JPL, Центр
Маршалла, Центр Глена и ряд универ
ситетов, планирует создать коммерчес
кую КСЭС гигаваттного уровня к 2016
году для начала образования рынка
космического электричества. Китай
намерен участвовать в нм.
Группа японских корпораций во гла
ве с Mitsubishi Corporation планирует
построить КСЭС гигаваттного уровня к
2025 году в рамках проекта Solarbird.
Общая стоимость КСЭС оценивается в
24 млрд долл. Планируемая стоимость
вырабатываемого космического элек
тричества в 6 раз дешевле, чем на
японских наземных электростанциях.
После мартовских аварий 2011 года в
Японии одновременно на трх атомных
реакторах общественное и правитель
ственное мнение во многих странах скло
нилось в пользу альтернативных источ
ников энергии, где солнечная энергети
ка играет главенствующую роль.
Значит, чтобы не отставать от дру
гих стран, надо как можно быстрее
начать проектно конструкторскую раз
работку КСЭС? Это же даст возмож
ность обеспечения электроэнергией
регионов России и продажи электро
энергии другим государствам
Наивысшую прибыль от мирово
го рынка космического электриче
ства получат те, кто освоит его пер
выми. Как видите, США и Япония ак
тивно стремятся создать такой рынок.
Китай также его поддерживает. На
правление создания КСЭС в ближай
шей и дальней перспективе в новых
экономических условиях может опре
делять темп развития космической
техники и содействовать модерниза
ции и инновационному развитию Рос
сии, способствовать решению соци
альных и политических задач.
Есть ещ и такой аспект. Для созда
ния и эксплуатации КСЭС, при масшта
бах обеспечения потребностей всей
наземной энергетики к 2100 году, по
требуются огромный грузопоток и са
мые совершенные системы выведения
и транспортировки грузов, в том числе
пилотируемые. Поскольку сами буду
щие КСЭС базируются на солнечных
батареях большой площади и требуют
создания самых совершенных солнеч
ных батарей и сопутствующей электро
техники в очень больших масштабах,
встат вопрос о целесообразности ис
пользования таких батарей в солнеч
ных энергетических установках (СЭУ)
космических транспортных буксиров,
обеспечивающих грузопоток как для
создания и эксплуатации самих КСЭС,
так и для других задач космической
деятельности.
А как же быть с ядерными энерге
тическими установками (ЯЭУ), о кото
рых говорилось на различных чтениях
по космонавтике?
На основании анализа 50 летнего
опыта разработок космических ЯЭУ
можно прийти к выводу, что использо
вание ядерной энергетики это дале
ко не эффективный путь решения за
дач космической техники. Развитие ЯЭУ
для межорбитальных и межпланетных
буксиров в настоящий момент и в пер
спективе для решения широкого круга
задач нецелесообразно по ряду обсто
ятельств.
Во первых, в разработку энерго
двигательных космических установок
на базе ядерных реакторов в течение
нескольких десятилетий вкладыва
лись огромные финансовые и интел
лектуальные ресурсы, при этом ощу
тимого выхода от этих вложений не
наблюдалось, и из за объективных
трудностей последовательно сврты
вались работы по большому числу
направлений.
Во вторых, в связи с выходом из
под юрисдикции России располо
женных на территории бывших со
юзных республик ряда крупных пред
приятий, ранее занимавшихся воп
росами проектирования, разработки
и изготовления комплектующих из
делий в атомной отрасли, а также
испытательных полигонов суще
ственно сократился огромный науч
но технический потенциал, который
был присущ бывшему СССР, нару
шена практически вся инфраструк
тура в области создания реакторов
космического базирования, имеют
ся серьзные проблемы с кадровым
потенциалом.
В третьих, необходимо считаться с
мнением международного сообщества,
которое как ранее, после Чернобыль
ской аварии, так и в особой мере после
аварий сразу на трх АЭС в Японии,
настроено против вынесения в космос
ядерной энергетики.
И наконец, необходимо учитывать
общее снижение в последние годы
технической культуры и наджности
изделий как космической техники
(недавняя авария ракеты носителя
при запуске трх спутников системы
ГЛОНАСС, отказы на 19 КА в 2010
году), так и в других отраслях (на
пример, авария на Саяно Шушен
ской ГЭС), что осложняет создание и
эксплуатацию изделий атомной про
мышленности.
Таким образом, оценивая с сегод
няшних позиций возможности реа
лизации различных схем ЯЭУ в срав
нении с финансированием, этапами
и сроками получения аналогичных до
стижений в СССР, принимая во вни
мание общее снижение технической
культуры и наджности изделий кос
мической техники, можно прийти к
выводу о преимуществе вложения сил
и средств в солнечную энергетику,
особенно если учесть большие успе
хи е развития в последние годы,
широкий фронт работ по повышению
эффективности во всм мире, ряд
существенных преимуществ перед
ЯЭУ и перспективы их совершенство
вания на базе интенсивно развиваю
щихся нанотехнологий.
Какие существенные преимуще
ства имеет солнечная энергетика пе
ред ЯЭУ?
По сравнению с ядерными энер
гетическими установками во всм ди
апазоне мощностей, в том числе при
высоком уровне мощности (мегаватт
гигаватт и более), солнечные энер
гоустановки имеют следующие суще
ственные преимущества: они значи
тельно проще по конструкции (не име
ют высокотемпературных контуров,
холодильников излучателей; вращаю
щихся турбин, делящегося урана, ра
диационной защиты и т. п.); экологи
чески чисты, не несут катастрофичес
ких последствий при авариях в космо
се, создании и отработке на Земле, а
также при запусках с Земли и возвра
щении на Землю; допускают техни
ческое обслуживание и ремонт на ор
бите в процессе эксплуатации; не не
сут проблем утилизации или захоро
нения; значительно дешевле при круп
номасштабном производстве; в 3 5
раз лучше по удельным (Ватт/кило
грамм) характеристикам; имеют мно
голетний (начиная с 3 го ИСЗ) успеш
ный опыт создания и эксплуатации на
подавляющем большинстве КА (бо
лее 1000) отечественного и зарубеж
ного производства, в том числе около
10 лет на орбитальных станциях Мир
и МКС при мощности солнечных бата
рей порядка 120 кВт.
Кроме того, в плане развития нано
технологий СЭУ имеют большие пер
спективы к совершенствованию; они
относительно просты в наземной от
работке; допускают бескаркасное
центробежное исполнение, автома
тизированное раскрытие и сворачи
вание на орбите, не имеют в таком
исполнении геометрических ограни
чений при решении задач в ближай
шей и дальней перспективе; допуска
ют компактную компоновку на раке
те носителе в уложенном (транспор
тном) состоянии; позволяют относи
тельно просто увеличивать масштаб
ЭУ; эффективны в околоземном про
странстве (в районе орбиты Земли
солнечная постоянная равна 1360 Вт/
м
2
), а также в районе орбит Марса и
Венеры; не требуют привлечения ог
ромных финансовых, организацион
ных и научно технических ресурсов;
быстро окупаемы вследствие боль
шой коммерческой эффективности и
широкого спектра приложений; на
конец, имеют широкое поле назем
ного использования.
Получается, что СЭУ не имеют
недостатков и могут вообще вытес
нить ЯЭУ из космонавтики?
Конечно, у СЭУ есть недостатки.
Прежде всего, это невозможность фун
кционирования в дальнем космосе на
большом удалении от Солнца. В этом
плане использование ЯЭУ безальтер
нативно. Относительный вклад таких
задач в сравнении с другими направле
ниями приложения космической энер
гетики относительно мал. Тем не менее
эта ниша существует, актуальна, и ЯЭУ
должны развиваться для решения ука
занных задач и в условиях соответ
ствующего режима.
Напомню также, что
в советский пе
риод был осуществлн широкий фронт
работ по проектным, конструкторским,
материаловедческим вопросам, а так
же большой комплекс эксперименталь
ных исследований и отработки ключе
вых элементов термоэмиссионной схе
мы ЯЭУ, показавших преимущества е
над турбомашиной, выведший нашу
страну в лидеры по разработкам кос
мических ядерных энергетических ус
тановок.
Этот задел должен быть ис
пользован для исследования дальнего
космоса, создания термоэмиссионных
ЯЭУ на базе наиболее перспективных
литий ниобиевых технологий, а также
термоэлектрических ЯЭУ на базе ра
диоизотопов.
Беседовал Николай ДОРОЖКИН
Вопросы эффективности создания и использования космических энергети
ческих систем для широкого круга транспортных прикладных задач косми
ческой техники на ближайшую и дальнюю перспективу одна из тем рабо
ты ведущего научного сотрудника ЦНИИмаша, доктора технических
наук, профессора В.М. Мельникова
. Свои исследования учный прово
дит на базе анализа полувекового опыта разработки и эксплуатации таких
систем с учтом новых экономических условий, новейших и прогнозируе
мых достижений в технике, а также потребностей общества.
Доктор технических наук, профессор В.М. Мельников.