Первая миссия ядерного буксира «Зевс» будет включать в себя поиск жизни на спутниках Юпитера. Об этом в интервью «Известиям» рассказал исполнительный директор «Роскосмоса» по перспективным программам и науке Александр Блошенко. По его словам, буксир совершит облет Луны, отправится в сторону Венеры, оставит там несколько спутников и, наконец, начнет свое путешествие к Юпитеру. Там «Зевс» проверит спутники планеты на наличие биомаркеров и условий, потенциально пригодных для существования жизни. Аппарат планируется сделать таким, чтобы его мощность можно было менять в зависимости от дальности полета и возложенной миссии.

В поисках жизни

— Александр Витальевич, ядерный буксир «Зевс» можно будет запустить в космос?

— Экспериментальное подтверждение ключевых технологий и разработка концептуальной части проектной документации должны завершиться в 2024 году. Далее проект буксира можно будет начать воплощать в жизнь — сначала в конструкторских бюро, а потом в железе в цехах. Первая миссия состоится в 2030 году. Сейчас ее параметры рассчитывают ученые и специалисты разных профилей. Сначала «Зевс» и модуль полезной нагрузки, каждый на своей ракете-носителе, будут выведены на околоземную орбиту с космодрома Восточный. Далее будет проведена их орбитальная стыковка и осуществлен облет Луны и возврат к Земле. Потом состоится отработка перестыковки с другим модулем полезной нагрузки. Далее «Зевс» полетит в сторону Венеры, совершит там гравитационный маневр и направится к спутникам Юпитера. Длительность миссии составит 50 месяцев, она завершится примерно в 2034 году.

— Перестыковка пройдет в автоматическом режиме?

— Разумеется, так как наличие ядерного реактора на «Зевсе» не предполагает задействование сегодня на нем людей. Да и вообще целесообразность непосредственного участия в космических миссиях человека на современном уровне развития технологий — это открытый вопрос, который обсуждается во всем мире. Жизнь формирует новые актуальные тренды, а они направлены в сторону роботизации, автоматизации и широкого применения искусственного интеллекта.

— Чем планируется загрузить «Зевс» для решения научных задач первой миссии?

— Наши ученые — исследователи космоса планируют использовать уникальные транспортно-энергетические возможности «Зевса» для решения большого ряда научных задач на всех этапах миссии. На первом этапе ядерный буксир должен обеспечить радиофизические исследования спутника Земли — Луны. Мощный бортовой радарный комплекс, включающий в себя несколько радиолокаторов, должен будет просканировать лунные породы под реголитом на предмет лавовых трубок, полостей, скоплений полезных ресурсов, в том числе льда. Будут созданы подробные карты поверхности и приповерхностного слоя, исследованы важные свойства и особенности грунта — это пригодится для реализации будущей лунной программы.

На следующих этапах «Зевс» направится уже в дальний космос. Ряд научных спутников — зондов предполагается доставить к Венере, а также Юпитеру и его спутникам. Хотелось бы исследовать атмосферу, магнитосферу и внутренние источники энергии Юпитера, изучить подледные океаны Европы и Ганимеда. Кроме того, мы проверим спутники Юпитера на наличие там жизни. Если точнее, мы планируем проверить спутники Юпитера на наличие так называемых биомаркеров и условий, потенциально пригодных для существования жизни.

— Вы рассчитываете найти там жизнь?

— Это, конечно, совершило бы переворот в сознании человечества, понимании роли и места нас во Вселенной. Сегодня сложно даже представить, какой при этом скачок мог бы произойти в биохимии, медицине, фармакологии, да и практически во всех сферах нашей деятельности. Поэтому мы планируем, по крайней мере, ее там поискать. Сегодня спутники Юпитера — Ио, Европа, Ганимед и Каллисто — наряду со спутниками Сатурна Титаном и Энцеладом притягивают самое пристальное внимание ученых всего мира и даже рассматриваются как объекты для колонизации в далеком будущем. Установлено, что на некоторых из них есть океаны, покрытые льдом, из-под которого иногда выходит пар, наблюдается некоторая тектоническая активность, что говорит о горячем ядре небесного тела. Тепло и вода же представляют собой необходимые условия для существования жизни.

К спутникам Юпитера организуется много миссий. Однако, чтобы получить достоверную и полную информацию, нужно доставить туда большое количество наукоемкого оборудования — спектрометры, газоанализаторы, многоспектральные камеры и так далее. Интересно было бы пролететь сквозь «выхлоп» пара, но для этого нужен отдельный специальный спутник, который «Зевс» также может привезти в составе модуля полезной нагрузки.

Сложно, но возможно

— В дальнейшем спектр задач «Зевса» может значительно расшириться. Планируется ли сделать несколько буксиров с разными мощностями?

— Вы, наверное, невольно задали два концептуальных вопроса — о разных миссиях с использованием «Зевса» и о разных технических решениях самого «Зевса». По первому вопросу. Сразу хочу сказать, что мы работаем, наверное, с лучшим инженерным составом. Проектировщики наших конструкторских бюро предвидели, что в перспективе будет огромный спрос на «Зевс» как на межпланетную транспортную систему. Поэтому ее возможности должны быть гибкими с точки зрения масштабируемости.

Простой пример. Для минимизации времени полета к Луне и к Юпитеру нужны разные двигатели — из-за существенно разного расстояния до этих объектов. Использовать одни и те же двигатели для реализации этих задач попросту неэффективно. То же самое касается запасов топлива и конструкции топливных баков, ведь они в итоге сказываются на массе доставляемого груза. Именно поэтому в полете к Луне и к Юпитеру будет использован один и тот же «Зевс», но с разными модулями полезной нагрузки, в состав которых войдут специальные маршевые двигатели.

— Что по второму вопросу?

— Наша страна достаточно давно начала заниматься освоением космических ядерных технологий. В многочисленных публикациях можно найти много интересного по этому поводу. Технология, на которой основан «Зевс», начала развиваться и осваиваться не вчера. Нашими предприятиями за последнее десятилетие создан огромный задел, обеспечивающий мировое лидерство в этом вопросе. Мы можем создать буксир с разными мощностями, но сегодня остановились, наверное, на золотой середине — около 500 кВт. С точки зрения энергетического потенциала этого достаточно для решения транспортных задач и обеспечения энергией практически любой полезной нагрузки. В то же время с точки зрения конструктивных особенностей закладываемые решения легко масштабируются на последующих модификациях буксира до 1 МВт.

Кроме этого, для обеспечения максимальной гибкости и долговечности столь сложной транспортной системы предварительно прорабатываются возможности технического обслуживания «Зевса». Например, это можно делать с помощью многофункционального многоразового крылатого корабля, способного не только дозаправить буксир расходуемыми компонентами, но и обеспечить при необходимости диагностику и выполнение ремонтных операций.

Дело техники

— Как работает «Зевс»?

— Если совсем не вдаваться в детали, то всё просто — это обычная тепловая машина и сменные потребители энергии. Ядерный реактор — сердце «Зевса» — умеет просто выделять огромное количество тепла, которое необходимо преобразовать в электроэнергию. Далее идет «техническая развилка» вариантов конструкции. Мы остановились на машинном преобразовании энергии. Теплоноситель, проходя через активную зону ядерного реактора, греется и приводит в движение «машину», в нашем случае своим паром раскручивает турбину, которая заставляет работать генератор электроэнергии. В этом случае коэффициент полезного действия может доходить до 30%. Далее электроэнергия передается потребителям на модуле полезной нагрузки — маршевым двигателям, целевой аппаратуре и бортовым обеспечивающим системам.

Именно этот вариант — как наиболее перспективный и эффективный, однако и наиболее технологически сложный — выбран для «Зевса».

— Какие компоненты самые сложные для проектирования и отработки?

— Наиболее сложные элементы — это реакторная установка и система преобразования энергии на основе газотурбинного генератора. Не буду затрагивать сложность и инновационность реакторной установки, так как это «епархия» другой госкорпорации («Росатома»), а акцентирую внимание на системе преобразования энергии. Представьте себе турбину и генератор, вращающиеся со скоростью 1 тыс. оборотов в секунду при температуре на лопатках турбины около 1,5 тыс. градусов Кельвина (около 1,2 тыс. градусов Цельсия. — «Известия»). Причем вся эта система должна работать без сбоев в условиях космического пространства на очень большом удалении от Земли минимум 10 лет.

Но и это еще не всё. Немного ранее мы говорили, что только 30% тепловой энергии преобразуется в электрическую энергию. Оставшиеся 70% тепла необходимо утилизировать через систему теплосброса. Это очень сложная задача в условиях космического пространства, так как это возможно только путем теплового излучения, ведь прямого обмена теплом с окружающей средой — вакуумом — нет. Для этой цели космические аппараты оборудуют специальными поверхностями, эффективно излучающими в инфракрасном диапазоне спектра, в нашем же случае, при наших энергиях, эти поверхности превращаются в очень большие поля, становясь сложнейшей конструкторской задачей для разработки и отработки в наземных условиях.

— Почему космическая техника так долго делается и дорого стоит?

— Наши разработчики — инженеры, испытатели, рабочие, технологи — все понимают цену ошибки, у них попросту нет права на нее. Ошибка означает неработающий космический аппарат на орбите. К сожалению, пока у человечества нет технологий полноценного ремонта на орбите, поэтому цена ошибки так высока. Конечно, у наших предшественников, у нас, у наших последователей были и будут взлеты и падения, но мы здесь на Земле в ходе проектирования, конструирования, изготовления, экспериментальной отработки стремимся сделать всё, чтобы по возможности исключить нештатные ситуации. Для этого на каждом этапе работ всё многократно проверяется, каждая составная часть космического аппарата проходит сначала автономные испытания, имитирующие весь ее жизненный цикл, от выезда за ворота цеха до завершения полета в космосе, потом комплексные испытания в составе более крупной системы или агрегата и так далее, до испытаний на Земле целиком собранного космического аппарата. Можно сказать, что время и деньги в космической технике — плата за высочайшую надежность.

— Могут ли внешние факторы помешать реализации столь амбициозного проекта?

— Мы живем в непростое время. Недавно преодолели пандемию, а сегодня вынуждены жить в условиях небывалого санкционного давления со стороны зарубежных конкурентов. Условия непредсказуемые, и все сектора экономики, в том числе финансовый, испытывают их влияние. Несмотря на это, на мой взгляд, приоритетные проекты, где наше лидерство пока очевидно, должны быть поддержаны на всех уровнях исполнительной власти, а мы и наши коллеги из промышленности не подведем.