Нью-Дели экспериментирует с радиоизотопами для запуска своих роботизированных миссий на Луну, Марс и за их пределы.
Индийцы в восторге от успехов своей космической программы, достигнутых в последние месяцы. Индийская организация космических исследований (ISRO) располагает парой тщательно охраняемых технических секретов – один из них ядерный – которые будут способствовать будущим полетам в космос.
В голливудском научно-фантастическом фильме «Марсианин» астронавт Марк Уотни, которого играет Мэтт Дэймон, считается мертвым и находит способы остаться в живых на Красной планете, в основном благодаря большому ящику с плутонием, известному как радиоизотопный термоэлектрический генератор ( РТГ).
В фильме Уотни использует его, чтобы отправиться на своем марсоходе к «Следопыту», роботизированному космическому кораблю, запущенному несколько десятилетий назад, чтобы использовать его антенну, чтобы связаться со своими коллегами из НАСА и сообщить им, что он все еще жив. Дополнительно космонавт окунает эту коробку в емкость с водой, чтобы оттаять.
В реальной жизни РТГ генерирует электричество за счет тепла распадающегося радиоактивного вещества, в данном случае плутония-238. Этот уникальный материал излучает постоянное тепло благодаря естественному радиоактивному распаду. Непрерывное тепловое излучение, часто продолжающееся десятилетия, сделало его предпочтительным материалом для производства электроэнергии на борту нескольких миссий в дальний космос бывшего СССР и США.
Для краткосрочных полетов советские миссии использовали другие изотопы, такие как источник тепла полоний-210 в луноходах «Луноход», два из которых приземлились на Луне в 1970 и 1973 годах.
НАСА использовало плутоний-238 для производства электроэнергии для широкого спектра космических кораблей и оборудования: от научных экспериментов, проводимых на Луне астронавтами Аполлона, до прочных роботов-исследователей, таких как марсоход «Кьюриосити» и космические корабли «Вояджер-1 и 2», которые сейчас находятся на краю Солнечной системы.
ISRO впервые использовало ядерное топливо для обеспечения работы приборов и датчиков в холодных условиях во время успешной лунной миссии «Чандраян-3». Одна-две гранулы плутония-238 внутри уменьшенной версии РИТЭГ, известной как радиоизотопный нагревательный элемент (RHU), отправились в космос на борту ракеты. Его предоставили индийские специалисты по атомной энергетике.
RHU похожи на RTG, но меньше по размеру. Они весят 40 граммов и обеспечивают около одного ватта тепла каждый. Их способность делать это обусловлена распадом нескольких граммов плутония-238. Однако современные исследователи космоса могут использовать и другие радиоактивные изотопы. RHU и RTG имеют прочные термостойкие корпуса, обеспечивающие безопасное удержание радиоизотопа в случае отказа ракеты-носителя или спускаемого аппарата.
RHU, используемый ISRO, по словам Паланивела Верамутувеля, директора проекта последней индийской лунной миссии «Чандраяан-3», станет ключевой технологией в будущем, поскольку космическое агентство планирует не только новые исследовательские полеты на Луну и Марс, но также на Венеру и экзопланеты, то есть планеты за пределами Солнечной системы.
RHU, установленные на космическом корабле, поддерживают рабочие температуры компонентов, которые могут значительно различаться в пределах космического корабля. В космическом вакууме любая часть космического корабля, не получающая прямых солнечных лучей, остывает настолько сильно, что выходит из строя электроника или деликатные научные инструменты. RHU проще и надежнее, чем другие способы поддержания тепла компонентов, такие как электрические обогреватели.
Подобно миниатюрным каминам, RHU будут производить небольшое количество тепла, необходимое для работы приборов и датчиков в местах, где солнечного света и солнечной энергии может быть недостаточно. «Когда один (зонд) уходит дальше от Солнца или во время лунных ночей (когда температура на лунном грунте опускается ниже минус 170 градусов), RHU будут поддерживать все в тепле, производя небольшое количество тепла. Они помогут снизить зависимость от солнечной энергии (солнечный свет, используемый для выработки электроэнергии от солнечных батарей)», — рассказал RT Паланивел.
Помимо обеспечения надежного электропитания, они также помогают уменьшить вес и массу таких зондов за счет отказа от больших солнечных панелей. Например, солнечные панели Международной космической станции (МКС) весят колоссальные 2400 фунтов, имеют длину 115 футов и ширину 39 футов. Спутники ISRO из многоцелевой серии INSAT оснащены солнечными панелями общей площадью 230 квадратных футов при развертывании в космосе; спутники дистанционного зондирования (Indian Remote Sensing или IRS) занимают площадь 290 квадратных футов.
Учитывая, что стоимость запуска одного килограмма полезной нагрузки в космос составляет 10 000 долларов США, а солнечные панели становятся неэффективными во время полетов в дальний космос (что отражает снижение доступности солнечного света для питания приборов и электронных компонентов), роль RHU (каждый весит всего 40 граммов) критически важно, когда ISRO планирует отправить спускаемый аппарат на Марс или для исследования Венеры.
Россия предложила радиоизотопные нагревательные установки для зонда «Чандраян-2», запущенного в 2019 году, который изначально планировался как совместный полет двух стран на Луну, рассказал доктор Милсвами Аннадурай, бывший директор спутникового центра UR Rao в Бангалоре. Он добавил, что такой передачи не произошло, поскольку ISRO решила сделать это в одиночку из-за разногласий по поводу конструкции миссии спускаемого аппарата и вездехода. Он сказал, что его коллеги из ISRO считают, что вес может существенно увеличиться, если принять проект, предложенный российскими космическими учеными.
«Выбор между солнечной и ядерной энергией для космической миссии во многом зависит от того, где должен работать космический корабль и чего миссия должна достичь, когда доберется туда», — сказал он. «Радиоизотопная энергия только позволяет или значительно повышает способность миссии достигать своих научных целей».
Несмотря на разницу во мнениях относительно миссии «Чандраяан», ученые-космонавты обеих стран продолжают сотрудничать, в том числе в рамках программы пилотируемых космических полетов «Гаганьян», цель которой — отправить индийского астронавта в космос с помощью ракеты индийского производства, вероятно, в 2025 году. Четыре Летчики-испытатели ВВС Индии (IAF) были отправлены в Россию в 2020 году для обучения на объектах, созданных для запланированных полетов в космическое пространство.
Между тем, Индийское космическое агентство также держит в секрете две критически важные технологии, разработанные для будущих миссий базирующимся в Бангалоре стартапом космических технологий Bellatrix Aerospace.
Эти уникальные двигательные установки – двигатели, использующие электричество вместо обычного химического топлива на борту спутников – были испытаны в космосе на борту ПОЭМ-3 (орбитальный экспериментальный модуль-3 PSLV), который был запущен PSLV 1 января 2024 года. Экипаж также пытался заменить опасный гидразин с нетоксичным и экологически чистым высокоэффективным запатентованным топливом.
Гидразин, неорганическое соединение, которое используется в качестве топлива длительного хранения, в прошлом использовался различными космическими агентствами; даже для двигателей на борту космических кораблей НАСА. Однако это представляет массу опасностей для здоровья; инженеры носят скафандры, чтобы защитить себя при загрузке перед запуском спутника или космического корабля.
В 2017 году Европейский Союз рекомендовал запретить его использование в качестве топлива для спутников, что побудило Европейское космическое агентство (ЕКА) исследовать альтернативы гидразину. Администрация США предложила к 2025 году запретить использование гидразина для запуска спутников в космическом пространстве.
Источники в ISRO сообщили, что двигатели должны быть испытаны в космическом пространстве; это послужит предшественником таких двигательных установок, которые сделают их доступными для спутников следующего поколения по всему миру. Потенциальными клиентами могут быть страны, рассматривающие возможность запрета на Гидразин, или даже ISRO для спутников следующего поколения.
Там, где Индия встречается с Россией – мы теперь в WhatsApp! Следите за RT India и делитесь информацией на английском и хинди.
Комментариев нет:
Отправить комментарий