На ядерном «Зевсе» к Юпитеру:
полетит ли Россия в дальний космос

В 2021 году Роскосмос заключил госконтракт с КБ «Арсенал» на разработку аванпроекта по созданию космического комплекса с транспортно-энергетическим модулем (ТЭМ) на основе ядерной энергетической установки, получившим название «Зевс» («Нуклон-АП»). В нём применяются ионные двигатели, которые способны добавить кораблю на порядок более высокий импульс, чем современные химические ракетные двигатели. Обычно у них очень слабая тяга, но в «Зевсе» мощным источником энергии для них станет ядерная энергетическая установка.

О первой миссии космического буксира с ядерной энергодвигательной установкой (ЯЭДУ) мегаваттного класса, планируемой на 2030 г. (50 месяцев), рассказал глава Роскосмоса Дмитрий Рогозин на 72 международном астронавтическом конгрессе в Дубае (Pro Космос писал об IAC2021): «Если мы говорим об освоении дальних уголков Солнечной системы, то использование возможностей традиционных химических ракетных двигателей бессмысленно. Можно говорить только о ядерной энергетике в космосе…Первая экспедиция «Зевса» к ледяным лунам Юпитера планируется уже в 2030 г. По пути туда космический комплекс на его основе совершит гравитационные манёвры у Луны и Венеры, отделив там серию научных КА».

Если проект ТЭМ «Зевс» удастся реализовать, это станет настоящим прорывом в развитии мировой космонавтики. Речь идет не столько о межорбитальном буксире, сколько об основе для создания универсальной платформы с ядерной электростанцией на борту и возможностью модульной полезной нагрузки для возвращения на Луну, освоения Марса и начала реального исследования внешних планет Солнечной системы и дальнего космоса в целом. На основе ТЭМ также возможно создание космической станции, межпланетного ретранслятора, КА военного/разведывательного назначения. Использование связки ЯЭУ-ионные двигатели дает возможность преодолеть порог скорости химических ракетных двигателей и на порядок снизить массу требуемого топлива (удельный импульс химических ракетных двигателей составляет 3-4,5 км/с, в то время как ЭРД для межпланетных задач на порядок выше, 40-60 км/с). Они медленно разгоняются, но чем дальше расстояния, тем они предпочтительнее. К Марсу он долетит за 1,5 месяца против 6-8 месяцев с текущими возможностями ракетных двигателей.

Высокая энерговооруженность ТЭМ (470 кВт, для сравнения, у всей МКС это 80 кВт, у марсианского ретранслятора MRO или «Экзомарса» - по 2 кВт), позволит провести зондирование самых интересных спутников Юпитера, на которых в подледных океанах может существовать жизнь (если на Марсе толщина полярной шапки была около 3-4 км, то на Европе толщина льда уже до 30 км).

На готовность «Роскосмоса» сделать ТЭМ в «железе» к 2030 г. указывает госконтракт на аванпроект с КБ «Арсенал», факт начала сборки функционального прототипа КА, анонс первой миссии на основе ТЭМ к лунам Юпитера. Основная часть работ была проведена на этапе НИОКР в 2010-2018 гг. (по реактору, турбомашинной установке и самому КА), а неразрешенные тогда трудности вылились в понижение технических требований до реально достижимых. Это 2-кратное снижение мощности из-за необходимости использования радиаторов с твердой излучающей поверхностью, снижение САС с 10 до 2,5 лет из-за реальных возможностей турбомеханического преобразователя, а также использование ионных двигателей ИД-500, прошедших огневые стендовые испытания.

Основная сложность проекта связана с его революционностью, слишком много новых технических решений требуется испытать в составе комплекса и подтвердить возможность безотказной работы в условиях вакуума и радиации в течение многих лет. Но в случае успеха ТЭМ может стать железным аргументом при переговорах об участии России во всех международных космических программах от возвращения на Луну и освоения Марса до изучения внешних планет и дальнего космоса.

Читайте подробный материал о проекте ТЭМ «Зевс» с раскрытием его возможностей и описанием технических проблем, которые ещё предстоит решить.

ТОП-3 новостей дайджеста: производство Raptor у Маска, сотрудничество с Индией, залежи льда на Марсе

Из-за горячего и очень активного декабря, когда нам нужно подбивать итоги всего года и, одновременно, заканчивать работу над вечно висящими материалами больших форматов, мы уже не успеваем подробно написать по вашим голосованиям в дайджестах. Поэтому одним постом кратко расскажем о сути происходящего трёх новостей, тем более что по ним писали уже и мы, и много информации на русском. А в пятницу мы отдельно расскажем о самой интересной, на наш взгляд, новости последних дайджестов, которая прошла практически незамеченной. О частной (и бюджетной) микромиссии к Венере MIT и RocketLab: 1 кг научной аппаратуры на 20 кг атмосферном зонде, запуск платформой RocketLab Photon уже в 2023 г. Stay tuned!

Начнём в хронологическом порядке. Перед Днём Благодарения 26 ноября Илон Маск разослал нервное письмо сотрудникам SpaceX о кризисе в производстве двигателей Raptor и потенциальном банкротстве компании. Наш коллега, Михаил Котов, уже подробно разобрал ситуацию, поэтому подчеркнём лишь несколько ключевых моментов. Ни о каком банкротстве SpaceX речи не идёт, но на массовое производство двигателей Raptor действительно «завязано» будущее всего бизнеса компании. На каждом Starship и Super Heavy их будет по 6 и 29 (а потом и 33) соответственно. Поэтому их потребуется много (летом предполагалось, что новая площадка в McGregor сможет производить от 2 до 4 двигателей в день). Очевидно, что пока проблемы с масштабированием производства есть. И увольнение Уилла Хелтсли (Will Heltsley), вице-президента по двигателям, на это явно указывает. Между тем, в недавнем твитте Маск написал, что проблема решается.

Куда важнее информация в письме Маска о планах SpaceX по масштабированию Starlink. Пока на орбите около 1900 КА, а на Земле 140 тыс. пользователей, — с пополнением группировки справляется Falcon 9 (50-60 КА за один запуск). Но Маск написал о необходимости нарастить производство пользовательских терминалов до нескольких млн в год, а мегасозведие Starlink в итоге должно насчитывать 42 000 КА. Второе поколение КА будет тяжелее (850-1250 кг) и производительнее, для их массовых запусков Falcon 9 уже не подойдёт, — нужен сверхтяжёлый Starship (предполагается запускать до 120 КА за раз). Несмотря на то, что он ещё не летал (вероятно, первый квартал 2022 г.), Маск ожидает достижения ритмичности «хотя бы раз в две недели». Эксперты склонны считать, что на такой темп Starship сможет выйти лишь к концу 2022 г., в аккурат к началу коммерческой эксплуатации в 2023 г. Только при такой частоте удастся достичь положительного баланса между расходами и доходами от Starlink. Пока компания теряет деньги на каждом терминале, фактически субсидируя пользователей в угоду роста абонентской базы.