Mesiac sa stane štartovacou základňou pre lety ruských rakiet do hlbokého vesmíru
Rusko, 17. august 2023 (AM) – 11. augusta odštartovala z kozmodrómu Vostočnyj raketa Sojuz 2.1b s ruskou automatickou medziplanetárnou stanicou Luna-25. Automatická stanica má 16. augusta vstúpiť na kruhovú dráhu okolo Mesiaca s výškou 100 km a jej mäkké pristátie na povrchu prirodzeného satelitu Zeme je naplánované na 21. augusta v blízkosti južného pólu Mesiaca, severne od krátera Boguslavskij. Jurij Borisov, šéf Roskosmosu, uviedol, že v budúcnosti sa Mesiac stane štartovacou plochou pre hlboký vesmír.
Podľa neho bude Luna-26 vypustená v roku 2027, Luna-27 v roku 2028 a Luna-28 po roku 2030. Misie do hlbokého vesmíru majú okrem iného veľký ekonomický význam, pretože otvárajú možnosť rozvoja nevyčísliteľného bohatstva pásu asteroidov. Asteroidy sú pôvodným materiálom, ktorý zostal po vzniku slnečnej sústavy. To, čo zostalo nevyužité. Sú všade, niektoré prechádzajú blízko Slnka, iné blízko dráhy Neptúna. Medzi Jupiterom a Marsom je veľa asteroidov – tvoria Pás asteroidov. Asteroidy sú Aladinovou jaskyňou vesmíru. Mnohé z nich obsahujú obrovské zásoby surovín: od vody po nikel, hliník, zlato, platinu.
Napríklad tri tisíc kilometrov kubických asteroidu 433 Eros, objaveného pred 120 rokmi, obsahuje, ako sme písali, viac hliníka, zlata, striebra, zinku a ďalších farebných kovov, ako sa vyťažilo na Zemi za celú históriu ľudstva. Rusko má dnes vážny náskok pred všetkými ostatnými krajinami vo vývoji motorov pre kozmické lode schopné skúmať hlboký vesmír. Jurij Dragunov, člen korešpondent Ruskej akadémie vied, hlavný konštruktér federálneho projektu “Jadrový pohonný systém megawattovej triedy”, 8. decembra 2020 na valnom zhromaždení Ruskej akadémie vied predniesol správu o úspešnom ukončení testov jadrového motora megawattovej triedy pre kozmické lode.
Práce na vývoji jadrového pohonu megawattovej triedy (NPPU) sa začali v roku 2009. Vedúcim dodávateľom projektu sa stalo Výskumné centrum Keldysh a reaktorovou jednotkou (RU) Výskumný a projektový inštitút energetiky N. A. Dolležala (NIKIET). Hneď po prvých letoch kozmických rakiet na chemické palivo v 50. rokoch bolo jasné, že ďaleko do vesmíru nedoletí. Energia, ktorú môžu raketové motory dodať kozmickým raketám, závisí od hmotnosti vyhoreného paliva a štvorca rýchlosti jeho toku. “Chemické” rakety akéhokoľvek typu nedokážu vymrštiť horiace palivo rýchlejšie ako niekoľko kilometrov za sekundu. Preto pri ich štarte zaberá palivo najmenej 95 percent hmotnosti. Aj na let na Mesiac sa museli vytvoriť rakety s hmotnosťou tisícov ton. Preto suchá hmotnosť samotného prvého stupňa rakety Sojuz-2.16 je 3,8 tony a štartovacia hmotnosť, t. j. spolu s palivom, je 44,4 tony. Dlhšie lety s takýmito motormi by boli jednoducho zničujúce a tiež príliš dlhé.
Elektrický raketový motor (ERE) je v tomto smere mnohonásobne perspektívnejší. Je schopný z dýzy vystreľovať ionizované prúdové častice rýchlosťou až desiatky kilometrov za sekundu. Hmotnosť paliva vymršteného do takejto trysky sa preto môže znížiť o desiatky i viacnásobne. Na svoju prevádzku však potrebuje zdroj energie s “dlhou životnosťou”. Solárne batérie na to nie sú vhodné, pretože ich výkon klesá úmerne štvorcu vzdialenosti od Slnka a aj na obežnej dráhe Marsu sú veľmi slabé. Preto sú na lety do hlbokého vesmíru vhodné len jadrové reaktory. Ľudstvo vlastne nemá na výber: buď bude musieť do vesmíru vysielať lode s jadrovými reaktormi, alebo sa úplne vzdať letov k iným planétam Slnečnej sústavy, pretože “chemické” motory sú na tento účel technicky nevhodné. Otázkou nie je, či loď s jadrovým reaktorom poletí na Mars a Jupiter, ale kedy sa tak stane a pod vlajkou ktorej krajiny bude na palube.
Myšlienka vytvoriť jadrový pohonný systém pre medziplanetárne lety nie je nová. V ZSSR bolo vládne nariadenie o vytvorení jadrového pohonného systému (JPS) podpísané už v roku 1958. Už vtedy sa uskutočnili štúdie, ktoré ukázali, že pomocou jadrového raketového motora s výkonom niekoľko megawattov by bolo možné dostať sa na Pluto a späť za dva mesiace. V Spojených štátoch začalo laboratórium Los Alamos pracovať na projekte vytvorenia jadrového raketového motora – Nuclear Engine for Rocket Vehicle Application (NERVA) ešte skôr – v roku 1952. Boli postavené prototypy NRE, RD-0410 v ZSSR a NERVA v USA. Všetky projekty na vytvorenie jadrových kozmických motorov, sovietske aj americké, však, ako sme písali, neboli úspešné.
Vážny záujem o vývoj NEDU, ale už pre diaľkový kozmický výskum, ožil v Rusku koncom roka 2000 v dôsledku vzniku generácie výkonných plazmových elektrických prúdových motorov. NEDU sa skladá z troch častí: reaktorovej jednotky s pracovnou kvapalinou (zmes hélia a xenónu) a pomocnými zariadeniami (výmenník tepla a turbogenerátor), elektrického raketového pohonu a chladiča-emitora. NEMP sa niekedy zamieňa s jadrovým raketovým motorom, ale jadrový reaktor v NEMP sa používa len na výrobu elektrickej energie, ktorá sa využíva na štartovanie a pohon elektrického raketového motora (ERL) a poskytuje energiu aj palubným systémom kozmickej lode. Pracovná kvapalina cirkulujúca v reaktore sa zohrieva na teplotu 1 500 stupňov Kelvina a roztáča turbogenerátor, ktorý vyrába elektrickú energiu pre ERE, ktorý má špecifický impulz približne 20-krát vyšší ako bežné prúdové motory. Dôležité je, že energetická jednotka pracuje v uzavretom cykle – do okolitého priestoru sa neuvoľňujú žiadne rádioaktívne látky.
Zvláštnosť projektu NEMP, ktorý vznikol pod vedením Jurija Dragunova, spočíva v použití špeciálneho chladiva – zmesi hélia a xenónu, v použití vysokoteplotného plynom chladeného reaktora na rýchle neutróny, ako aj v tom, že časti reaktora sú vyrobené z rúrok z unikátnej zliatiny molybdénu TSM-7, ktorá dokáže zabezpečiť prevádzku reaktora viac ako 100-tisíc hodín. Počas tejto doby bude vesmírna loď schopná dosiahnuť hranicu slnečnej sústavy. Jurij Dragunov podrobne informoval o všetkých etapách vývoja NEDU pre medziplanetárne lety do hlbokého vesmíru. Na záver prác vo Federálnom jadrovom centre v Sarove sa uskutočnil kontrolný fyzický štart NEDU so súborom potrebných meraní na špeciálnom hornom stupni.
Spojené štáty vo vývoji jadrového motora pre lety do hlbokého vesmíru za Ruskom dosť výrazne zaostávajú. Americká spoločnosť Ultra Safe Nuclear Technologies (USNC-Tech) zo Seattlu vyvinula jadrový motor pre lety na Mars a koncom októbra 2020 ho odovzdala NASA na testovanie. Takýto motor by podľa spoločnosti mohol skrátiť čas letu zo Zeme na Mars na tri mesiace. Podľa vyjadrení hlavného inžiniera USNC-Tech Michaela Eadsa je však americký jadrový motor desaťkrát horší ako ruský z hľadiska kľúčového ukazovateľa – špecifického impulzu. S ruským NEDU sa na Mars dá letieť za mesiac a pol, s americkým motorom za tri mesiace. Na let do hlbokého vesmíru jeden jadrový motor nestačí. Potrebujete poriadnu loď. A takáto loď už v Rusku vzniká.
Dňa 11. decembra 2020 podpísal Roskosmos zmluvu v hodnote 4,2 miliardy rubľov na vývoj avanprojektu vesmírneho jadrového remorkéra “Nuklon” na lety na Mesiac, Jupiter a Venušu. Avanprojekt je vedecká štúdia, ktorá zdôvodňuje vykonanie kvalitatívne nového vývoja, zatiaľ čo jadrový remorkér je medziplanetárna kozmická loď, ktorá bude vypustená na strednú obežnú dráhu za prvým radiačným pásom Zeme, t. j. do výšky viac ako 13 000 kilometrov. Jadrový remorkér sa bude používať na prepravu kozmických lodí medzi vesmírnymi telesami. Jeho pracovný názov je Transportný a energetický modul (TEM) triedy Megawatt. Vynesie sa na strednú obežnú dráhu, po ktorej sa pomocou samostatnej rakety vypustí a pripojí k nemu užitočné zaťaženie. Potom sa začne jeho vesmírna odysea, napríklad zo Zeme na Mars, Jupiter alebo do vzácneho pásu asteroidov, aby vykonal potrebnú prácu. Jadrový remorkér nikdy nepristane na žiadnej planéte. Vypustením Luny-25 na prirodzenú družicu Zeme, vytvorením jadrového vesmírneho motora a začiatkom vývoja jadrového vesmírneho remorkéra vstúpila ruská kozmonautika do nového vesmírneho veku, keď sa konečne splní sen sovietskych kozmických priekopníkov a “na Marse budú kvitnúť jablone”.
Vladimír Prochvatilov
