Комментариев: 007.01.2012

Валерий Волков, профессор, директор Академии геополитических проблем

Игорь Острецов, профессор, доктор технических наук, заместитель директора на науке  ВНИИ атомного машиностроения

Стратегические задачи ядерно-космической энергетики

   Основным вопросом, стоящим на пути прогресса в современном мире, является вопрос о развитии базовой энергетики, базирующейся на доступе к энергетическим ресурсам. Именно стремление всех активно развивающихся стран к обладанию базовыми энергетическими возможностями, а также крайняя неравномерность их распределения лежат в основе коренных противоречий и проблем современного мира. Все эти проблемы по существу сводятся к вопросу, который можно сформулировать так. На Земле проживает около 6 млрд. человек. Из них нормально (на цивилизованном уровне) живет около 1,5 млрд. человек. Однако если уровень жизни всех поднять до западных стандартов, то нагрузка на биосферу Земли увеличится многократно. Этого биосфера не выдержит.

  По прогнозам ООН, к середине XXI века численность населения Земли достигнет 9-10 млрд. человек. К этому моменту никакие земные ресурсы и, в первую очередь энергетические, не смогут удовлетворить потребностей населения Земли. Любая крупная технологическая деятельность на Земле станет паразитической. Единственным выходом будет промышленно-энергетическая экспансия в космос. Средством освоения космоса является ракетная техника. Однако на химических двигателях никакие крупные задачи в космосе решены быть не могут. Например, вес космического корабля, стартующего на Марс с опорной орбиты вокруг Земли, с целью высадки на Марс двух космонавтов и их возвращения на Землю через три года после старта, составит около двух тысяч тонн. При использовании самого крупного советского носителя Н-1 или американского «Сатурн-5» сборка космического корабля на опорной орбите займёт не менее двух лет. При реализации марсианской экспедиции с помощью ядерного двигателя будет достаточно одного носителя типа "Энергии". Поэтому единственным средством промышленной экспансии человека в космос будет ядерная энергия. Для того чтобы эти работы были технологически готовы к внедрению хотя бы к середине века необходимо немедленно начинать их реализацию. Работы в этом направлении велись только в СССР и США. Технологический уровень советских разработок был по объёму и достигнутым параметрам существенно выше американских.

  Развёртывание практических работ в космосе по добыче полезных ископаемых и созданию энергетических систем будет возможно только с использованием малых планет (Луна, Марс, внешние планеты Солнечной системы, спутников крупных планет) и астероидов. Для их освоения потребуются ядерные двигатели «большой» тяги (порядка нескольких тонн). Работы над такими двигателями велись в шестидеятые-семидесятые годы в СССР (двигатель 11Б97) и США («Pluto» и «Nerva»). Например, использование двигателя «Nerva» на третьей ступени ракеты «Сатурн-5» позволяло увеличить вес полезной нагрузки, доставляемой на Луну с 5 до 40 тонн. Создание же ядерного газо-фазного двигателя схемы «В», разрабатывавшегося в СССР под руководством В.М. Иевлева позволило бы решить практически любые задачи в космосе, включая промышленное освоение крупных планет.

  В открытом космосе при решении промышленно-энергетических задач, таких, например, как транспортировка металлических астероидов из астероидного пояса солнечной системы на орбиту Земли, добыча гелия-3 на внешних планетах Солнечной системы, защита от астероидной опасности и др., необходимо будет использовать электроядерные двигатели. В значительных масштабах эти работы выполнялись только в СССР. Так в 60-70 годы были созданы уникальные плазменные двигатели типа ТСД (торцевые сильноточные двигатели) мощностью до 1,5 мВт. на тягу до нескольких десятков кг. Системы ориентации и коррекции космических аппаратов с длительным временем функционирования были созданы также в СССР на базе электроплазменных двигателей СПД (стационарные плазменные двигатели). Сегодня практически все космические державы используют их на своих аппаратах. Постоянно в космосе функционирует не менее 50 спутников, оснащённых этими двигателями. В связи с тем, что за пределами орбиты Земли солнечное излучение становится достаточно слабым, реальные промышленно-энергетические задачи в космосе могут быть решены исключительно с помощью ядерных энергетических источников.

  Задачи в околоземном пространстве могут быть решены в основном с помощью солнечных батарей, мощность которых сегодня достигает 20 кВт. Это даёт возможность строжайше запретить использование ядерной энергии в околоземном пространстве. Имеется весьма печальный опыт советских и американских ядерных программ в околоземном пространстве. Так в 1964 году американский спутник «Транзит» с радиоизотопным генератором при запуске потерпел аварию и сгорел над Индийским океаном. При этом над океаном было рассеяно более 950 грамм плутония-238. Это больше, чем в результате всех проведённых до того времени ядерных взрывов. Советские установки «Бук» (термоэлектрическое преобразование энергии) и «Топаз» (термоэмиссионное преобразование энергии) имели мощность от 3 до 10 кВт. (в принципе разрабатывались установки с термоэмиссионным преобразованием энергии мощностью до 100 тыс. кВт.). Ими оснащались спутники-шпионы серии «Космос». В 1987 г. спутник «Космос-954» сгорел в атмосфере, загрязнив около 100 тыс. кв. км. территории Канады. То же произошло со спутником «Космос-1402» в 1983 г. над Южной Атлантикой. Особую угрозу нёс американский космический зонд «Кассини», запущенный в 1997 г. и имевший на борту ядерный реактор с 32,7 кг. плутония-238. В августе 1999 г. на пути к Сатурну он пролетел всего в 500 км. от Земли.

  По оценкам NASA,  в случае аварии до 5 млрд. человек могли получить радиотаксичное поражение в результате распыления плутониевого ядерного топлива в атмосфере Земли. Наибольшую опасность представляют именно выбросы радиоактивного плутония. Например, всего 450 г. плутония-238 при его равномерном распределении, достаточно, чтобы вызвать рак у всех людей, населяющих Землю. Плутоний-238 и другие чётные изотопы плутония содержится в отработавшем топливе реакторов на тепловых нейтронах.

В 2008 году США, по-видимому, распылили над Землёй несколько десятков кг. плутония-238 во время ликвидации спутника-шпиона USA-193. Плутоний будет выпадать на Землю примерно в течение 2-3 лет. В это и последующее время резко возрастёт число онкозаболеваний. К сожалению, никакие наши попытки, включая передачи у Караулова, привлечь внимание общественности к этим фактам, успехами не увенчались. По не проверенным данным, американцы потеряли ещё один спутник на низкой орбите, т.е, скорее всего, тоже с плутонием-238.

  На орбитах высотой 800-1000 км. в настоящее время находится около 50 объектов с радиоактивными фрагментами. Там же «консервируются» активные зоны ЯЭУ со сроком до 200 лет. Однако в результате столкновений эти сроки могут существенно сократиться.

В силу сказанного и из-за возможности аварий при выведении космических аппаратов с ядерными установками на борту на орбиту использование плутония в космических программах должно быть строжайше запрещено. В космос допустимо выводить только реакторы с ураном-235, запуск которых возможно осуществлять только после их удаления от Земли на достаточное расстояние. Утилизация ядерных космических установок должна производиться на Солнце. Для этого потребуется суммарный импульс реактивной установки, способный обеспечить приращение скорости до 30 км./сек. Это возможно только при использовании электроядерных систем.

Выводы:

1. Использование ядерных энергетических установок в ближнем космосе должно быть запрещено. Все околоземные программы должны выполняться только на солнечных батареях.

2. Использование плутония в космосе и на Земле должно быть запрещено.

3. В космос могут выводиться только «холодные» ЯЭУ с ураном-235 в качестве топлива с их включением только после их удаления на расстояния, гарантирующие их невозврат на Землю в случае любой аварии.

4. В целях сохранения урана-235 для безальтернативного использования в космических промышленно-энергетических программах его применение в наземной энергетике должно быть строжайше запрещено.

5. Ядерно-энергетические программы на Земле должны реализоваться в рамках ЯРТ энергетики, путём прямого сжигания урана-238 и тория.

6. Работы по ядерно-космическим программам на базе работ, выполненных в СССР и США, должны быть начаты немедленно с целью обеспечения их промышленного развёртывания к середине XXI века.