Вышла в свет книга Б.И.Нигматулина и В.А.Пивоварова «Реакторы с тяжелым жидкометаллическим теплоносителем. История трагедии и фарса». Подробнее 

В июне 2025 г. президент РФ В.Путин утвердил новый национальный проект «Космос» с общим финансированием 4,4 трлн руб. до 2036 г. «Развитие России на десятилетия вперед будет зависеть именно от успехов в космосе, который станет одним из ключевых движущих сил всего национального развития, технологического обновления экономики и повышения качества жизни граждан». 

В новый нацпроект войдут направления, важные для промышленного роста страны, в том числе [1].: 

- программы фундаментальных исследований космических объектов,

- программа пилотируемых полетов,

- строительство отечественной орбитальной станции,

- массовый конвейерный выпуск космических аппаратов для развертывания многоспутниковых группировок.

В доработанный нацпроект войдут также ещё два технологических проекта:

- «Космический атом», который посвящен применению отечественных ядерных технологий в космосе (будет реализовываться «Роскосмосом» совместно с ГК «Росатом» под научным руководством Курчатовского института),

- «Космическая наука».

Всего нацпроект включает восемь федеральных проектов [2]:

- «Спутниковая связь и наблюдение за Землей»;

- «Навигация и время»;

- «Пилотируемая космонавтика»;

- «Суверенный конкурентоспособный доступ в Космос»;

- «Космическая наука»;

- «Развитие космической ядерной энергетики России»;

- «Производственно-технологическая система»;

- «Кадры для космоса».

По словам А.Лихачёва, проект "Космический атом" направлен на применение технологий «Росатома» в околоземном пространстве, в том числе в лунном проекте, а также перспективным разработкам по дальнему космосу.  В отличие от традиционных солнечных панелей или химических батарей, атомные генераторы обеспечат стабильное энергоснабжение в условиях длительных теневых фаз или экстремальных условий для космических аппаратов.  Планируется кардинально продвинуть развитие ядерной космической энергетики для автономной работы на космических объектах.

В 1969 г. президент Академии наук СССР Мстислав Келдыш заявлял: «Мы можем в 1975 г. осуществить запуск пилотируемого спутника Марса двумя носителями Н-1 со стыковкой на орбите». Но все четыре испытательных пуска Н-1 в 1969–1972 гг. оказались неудачными, и программу закрыли. В 1971 г. спускаемый аппарат советской межпланетной станции «Марс-2» разбился, а «Марс-3» совершил мягкую посадку на этой планете. Сегодня на Марсе работают два американских колесных марсохода — Curiosity и Perseverance, прибывший туда в феврале 2021 г. Шесть дней в мае 2022 г. в районе равнины Утопия проработал марсоход «Чжужун», доставленный межпланетной станцией «Тяньвэнь-1» [3]. 

Обновленный национальный проект «Космос»

Проект «Космос» заявлен одним из главных приоритетов развития [4]. Над созданием собственной орбитальной станции работают целый ряд конструкторских бюро. Согласно графику, её развертывание на околополярной орбите ожидается с 2027 по 2033 гг. К космическим программам привлечены не только НИИ и КБ, но и малые и средние предприятия. Всего задействовано 115 предприятий в 20 регионах России. В Москве на базе Государственного космического НПЦ им. М.В.Хруничева формируется аэрокосмический кластер. В научных центрах им. М.В.Келдыша и им. М.В.Хруничева внедрена система математического моделирования ракетных двигателей на базе программы «Логос». Также внедряется система автоматизации работы на производстве космических аппаратов на базе отечественных разработок и технологий.

Производитель систем для автоматизации реакторов и ядерных космических установок Научно-исследовательский и конструкторский институт энерготехники им. Н.А. Доллежаля также работает в космической отрасли. Разработкой систем управления для ракетно-космической техники занимается и НПЦ автоматики и приборостроения им. ак. Н.А. Пилюгина, создавший систему управления для ракеты «Ангара-А5», и единый аппаратно-программный комплекс, обеспечивающий контроль предстартовой подготовки и полётный режим для ракеты-носителя «Протон-М». Корпорация «Комета» производит вычислительные комплексы, автоматизированные системы управления, целевую нагрузку космических аппаратов. НИИ точных приборов специализируется на изделиях для радиоуправления космическими аппаратами. В производстве высокотехнологичных компонентов спутников и технологий для малых космических аппаратов задействованы частная компания в технопарке «Сколково», РФРИТ, ФСИ, ФРП, Корпорация МСП.

До 2036 г. планируется запустить 1118 космических аппаратов, включая спутники связи, дистанционного зондирования Земли и навигационные системы. 265 аппаратов «Рассвет» (проект «Бюро 1440») будут развернуты для обеспечения широкополосного доступа на всей территории России. 

БЮРО 1440 — российская аэрокосмическая компания (входит в ИКС Холдинг), разработчик и оператор отечественной спутниковой группировки для высокоскоростной передачи данных с глобальным покрытием. Менее чем за 5 лет компания прошла путь от идеи до старта реальных работ по созданию сервиса связи нового поколения. В июне 2023 года были запущены три первых экспериментальных космических аппарата БЮРО 1440 миссии «Рассвет–1». В мае 2024 года на целевую орбиту выведены три спутника второй экспериментальной миссии «Рассвет–2». 

Впервые в истории отечественной космической индустрии они оснащены аппаратурой спутниковой связи с использованием протокола стандарта 5G NTN и терминалами межспутниковой лазерной связи. Все ключевые технологии будущего сервиса связи успешно подтвердили свою работоспособность на орбите, и компания приступила к подготовке серийного производства спутников. Целевой срок запуска в коммерческую эксплуатацию сервиса широкополосной спутниковой передачи данных на базе низкоорбитальной группировки – 2027 год. Для этого на орбиту будет выведено более 250 космических аппаратов, что обеспечит глобальное покрытие сервисом связи в режиме 24/7. (Анна Павлова, Руководитель направления внешних коммуникаций БЮРО 1440).

Конвейеры для производства спутников весом до 100 кг уже запущены в акционерном обществе «Информационные спутниковые системы имени академика М. Ф. Решетнёва» (АО «Решетнёв»).

Альфа-протон-рентгеновские спектрометры с альфа-излучателем из Научно-исследовательского института атомных реакторов установлены на комете Чурюмова-Герасименко [5].

ОКБМ им. И.И. Африкантова разработало герметичный электронасос для заправочного комплекса ракеты-носителя «Протон-М». Сибирский химкомбинат выпускает тетрафторборат лития, используемый в качестве компонента электролитов для химических источников тока в космосе.

В 1976 г. в Опытном НПП "Технология" им. А.Г.Ромашина началась разработка плитки для «Бурана» [6б].  К моменту его запуска был создан материал на основе волокон диоксида кремния и аморфного кварцевого стекла. Плитка выдерживала температуры от -150 С° до +1 100 С° и их резкие перепады.

Приборы, разработанные в обнинском ЦКБ гидрометеорологического приборостроения, позволили собрать информацию о солнечном ветре, составе атмосферы Марса и многом другом. Разработанный совместно с шведскими учеными прибор АСПЕРА (Автоматический Спектрометр Энергичных Атомов) изучал, как солнечный ветер взаимодействует с атмосферой Марса [6б].

В середине 1980-х гг. основные работы по тематике советского ЯРД были прекращены. К тому времени КБ химавтоматики в Воронеже уже успело изготовить полноценный двигатель РД0410, пригодный для установки на будущий разгонный блок космической ракеты-носителя. Однако он остался невостребованным [9].

КБ «Арсенал»

КБ «Арсенал» (ГК «Роскосмос») – одно из старейших предприятий ракетно-космической отрасли, специализирующееся на создании космических аппаратов, системах дистанционного зондирования Земли и изучении физики распространения электромагнитных волн в околоземном пространстве.

С 1973 по 1988 г. здесь было построено более 30 космических аппаратов с ЯЭУ для системы морской космической разведки «Легенда» [7]. Были проведены проектно-поисковые работы по созданию универсальной космической платформы «Плазма-2010» с многорежимной термоэмиссионной энергоустановкой мощностью до 100 кВт.

В декабре 2020 г. КБ «Арсенал» приступило к разработке аванпроекта "ТЭМ" (ядерного транспортно-энергетического модуля) на базе технологий, разработанных в НИОКР, проводимых с 2010 г. по проекту ядерных космических энергоустановок. КБ разрабатывает концепцию космического аппарата с ЯЭУ, отрабатывает работу элементов конструкции космического корабля. Главная цель – получение сотни киловатт электроэнергии в условиях космического пространства с перспективой перехода к мегаваттным мощностям.

 В 2021 г. «Роскосмос» заключил госконтракт с КБ «Арсенал» на разработку аванпроекта по созданию космического комплекса с транспортно-энергетическим модулем на основе ЯЭУ, получившего название «Зевс» («Нуклон-АП») (рис.1).

Рис. 1. Макет ТЭМ «Зевс» 2021 г. https://yandex.ru/images/search?img_url

Конструктивно ТЭМ будет состоять из компактного ядерного реактора в носовой части комплекса, блока обеспечивающих систем, раздвижного отсека решетчатых несущих ферм, на котором будут располагаться радиаторы системы охлаждения, а также – модуля двигательных установок со стыковочным отсеком для полезной нагрузки (по данным из презентации А. Блошенко, исполнительного директора «Роскосмоса» по перспективным программам и науке) [8]. Полная масса ТЭМ составит 22 т (энергоблок – 7 т, компоненты топлива – около 1 т (ксенон)). Электрическая мощность, передаваемая на модуль полезной нагрузки, - 470 кВт.

В 2018-2019 гг. были проведены НИР по изучению возможностей ТЭМ для ДЗЗ и околоземного воздушного пространства, а также «воздействия с помощью ЭМ излучения на РЭС систем управления, разведки, связи и навигации; направленной передачи энергии лазерным излучением». На основе задела по реактору для ТЭМ прорабатываются проекты создания ЯЭУ для лунной и марсианской баз.

Возможности платформы ТЭМ+МПН (модуля полезной нагрузки):

— межорбитальный буксир;

— основа комплекса как для самостоятельного исследования дальнего космоса;

— основа для перспективной орбитальной станции и строительства будущих лунных баз;

— межпланетный ретранслятор для высокоскоростного канала передачи данных с дальних научных КА;

— вариант отстыковки ядерного реактора ТЭМ для обеспечения энергией станции на поверхности Марса;

— специальные возможности на околоземной орбите (мощная РЛС, борьба с космическим мусором, КА потенциального противника).

Разработка ядерной энергодвигательной установки (ЯЭДУ) была начата в 2009-2010 гг. совместными усилиями предприятий ГК «Роскосмос» и «Росатом». Головным исполнителем работ по ЯЭДУ был назначен Исследовательский центр им. Келдыша, а по реакторной установке космического назначения – «НИКИЭТ». Соисполнители – ФГУП «НИИ НПО «Луч», ФГУП «ГНЦ РФ ФЭИ», РНЦ «Курчатовский институт» и другие. 

ЯЭДУ НИКИЭТ

В 2020 г. было утверждено ТЗ на разработку реакторной установки ЯДЭУ и транспортно-энергетического модуля. Выбран тип реактора – высокотемпературный, газоохлаждаемый, на быстрых нейтронах, мощностью 3-3,5 МВт (тепловых). В качестве теплоносителя используется смесь ксенон/гелий (Xe/He, 78/22%). Топливом служит обогащенный̆ по изотопу 235U диоксид урана. Для ЯЭДУ использована замкнутая схема (реактор вырабатывает электричество для ионных двигателей). Вырабатываемое реактором тепло нагревает теплоноситель, который в турбомашинной установке преобразует механическое движение в электричество, подающееся на модуль полезной нагрузки для создания плазмы в ионных двигателях и обеспечения электропитанием бортовых систем КА (А. Коротеев, Исследовательский центр им. М. В. Келдыша). Создание турбомашинной и компрессионной установки возложены на кооперацию «Центра Келдыша», КБХМ, КБХА и ВНИИЭМ.

Первый запуск буксира на околоземную орбиту может состояться в 2030 г. Вывод на орбиту будет осуществляться с помощью одноразовых ракет-носителей [10]. Далее аппарат стартует к точке назначения, избавляется от полезной нагрузки и, в зависимости от задачи, либо возвращается на околоземную орбиту, либо продолжает свой полет к другим целям в Солнечной системе. Эксплуатационный ресурс ядерной установки около 10 лет, поле чего модуль переводится на орбиту захоронения.

Начальным пунктом первой миссии «Зевса» станет Луна, где буксир сбросит исследовательский зонд. Затем на орбите Венеры он оставит космический аппарат, вернется к Земле, чтобы после гравитационного маневра направиться к Юпитеру.

Разрабатывается также программа по доставке на Марс ядерного реактора, от которого в дальнейшем будет подпитываться марсианская база. Ядерный буксир может быть использован в корректировке работы наземных средств ПВО для подсвечивания лазером воздушных целей с орбиты.

Возможности ядерного буксира «Зевс» глава «Росатома» А. Лихачев раскрыл на Восточном экономическом форуме (сентябрь 2024 г.) [11]. «Проект идёт достаточно успешно. Достигнуты соответствующие мощности реактора. Это изделие будет практически использоваться для освоения дальнего космоса, для научных программ. Такие модули могут применяться для транспортировки тяжелых спутников с низкой околоземной орбиты на геостационарную, снабжения грузами лунных орбитальных станций, доставки оборудования для пилотируемых экспедиций на Марс, обеспечения перелетов сложных многофункциональных автоматических зондов с посещением нескольких планет одновременно».

Основные элементы орбитальной ядерной установки:

- Развертываемая конструкция — силовые элементы для удаления ЯР от полезной нагрузки;

- газоохлаждаемый высокотемпературный компактный реактор;

- система преобразования тепловой энергии в электрическую;

- радиаторы-излучатели для сброса избыточного тепла в космос;

- маршевая двигательная установка на основе блока электроракетных двигателей. В качестве основных рассматриваются ионные двигатели мощностью до нескольких десятков киловатт и с удельным импульсом свыше 7000 секунд.

- При электрической мощности на борту аппарата в 1 МВт электроракетная двигательная установка обеспечит тягу до 20 Н.

- Масса и габариты базовых элементов должны обеспечивать их размещение в космических головных частях российских ракет-носителей класса «Ангара-А5» и выше. 

Учитывая, что ТЭМ должен работать в космосе долгие годы и необходимый для этого ресурс механических систем, был выбран вариант бесконтактных (газовых и магнитных) опор, исключающих касание металлических поверхностей (ген. конструктор РКК «Энергия» В. Соловьёв).

Сердце модуля - ядерный реактор - создает входящий в состав «Росатома» Научно-исследовательский и конструкторский институт энерготехники им. Н. А. Доллежаля (НИКИЭТ) [12а].

В свое время и Центр Келдыша, воронежский КБХА и НИКИЭТ много лет трудились над созданием ядерных ракетных двигателей. С 1960-х по 1990-е гг. был накоплен громадный опыт не только по ядерным ракетным двигателям, но и по термоэмиссионным и термоэлектрическим энергоустановкам, по материалам и топливу. С 2010г. НИКИЭТ с участием НПО "Луч" (разработка особых видов ядерного топлива) занялись разработкой ядерной установки для проекта транспортного энергетического модуля «Зевс» [12]. К 2012 г. подготовили эскизный проект, затем - техническое проектирование и моделирование всей системы на суперкомпьютерах. В 2020 г. к проекту подключилось КБ "Арсенал" (Санкт-Петербург). Указанные работы планировалось завершить к июлю 2024 г.

Над российским ядерным ракетным двигателем начали работать еще в 1947 г. В 1958 г. на Семипалатинском ядерном полигоне началось строительство первого объекта программы ЯРД — импульсного графитового реактора (ИГР). 

С момента создания в 1952 г. Научно-исследовательский и конструкторский институт энерготехники разрабатывал ЯЭУ для подводных лодок. Затем была поставлена еще одна задача - сконструировать уникальный исследовательский реактор ИВГ.1 для полномасштабных исследований тепловыделяющих сборок ЯРД. Пуск реактора состоялся в 1975 г. С 2010 по 2018 г. НИКИЭТ работал над ЯЭУ для транспортно-энергетического модуля «Зевс».

Для важнейшей разработки были привлечены ведущие предприятия Росатома, институты РАН, учебные вузы и многие другие предприятия. В проекте были задействованы множество российских предприятий, таких как: НПО «Луч» , НПО «Красная звезда», «НПО машиностроения», «Научно-исследовательский институт атомных реакторов», ТВЭЛ «Машиностроительный завод»  и другие. Научным руководителем проекта стал НИЦ «Курчатовский институт».

8 декабря 2020 г. на общем собрании РАН Ю. Драгунов (директор и генконструктор НИКИЭТ) провёл презентацию, продемонстрировав узлы, готовые изделия, завершив доклад заключением о разработке и одобрении проекта ядерной установки, подтверждении технических требований, обосновании ядерной и радиационной безопасности, подтверждении реализуемости создания реакторной установки. 10 декабря между «Роскосмосом» и КБ «Арсенал» был заключён контракт на разработку аванпроекта «Нуклон» по созданию космического комплекса, с транспортно-энергетическим модулем (ТЭМ) и модулем полезной нагрузки (МПН).

Согласно разработанному проекту, топливом ЯЭДУ служит диоксид или карбонитрид урана, уран имеет более высокое обогащение по изотопу 235 (выше 20%). Оболочка твэлов — монокристаллический сплав тугоплавких металлов на основе молибдена (разработка НПО «Луч» в Подольске).

 В конце 2022 г. на форуме «Атомэкспо-2022» «Роскосмос» представил макет ТЭМ «Зевс».

Несмотря на то, что головным исполнителем ядерной энергодвигательной установки большой мощности для межорбитального буксира был определён НИКИЭТ, фактически заказом была обеспечена вся атомная отрасль страны. Среди участников программы НПО «Луч», ФЭИ, НИИАР, ИРМ, «Красная Звезда». 

НПО «Луч»

По заданию НИКИЭТ специалисты НИИ НПО "Луч" провели работу, чтобы создать конструкционный материал для твэла ЯЭДУ - монокристаллический сплав тугоплавких металлов на основе молибдена.  В институте создали уникальные образцы для космических ядерных энергетических установок с термоэмиссионным преобразованием ядерной энергии, образец активной зоны для ядерного ракетного двигателя, ведутся разработки по монокристаллическим конструкционным материалам. Разрабатываются новые образцы топлива перспективных высокотемпературных газоохлаждаемых реакторов для водородной энергетики и атомных станций малой мощности. Совместно с Технологическим институтом сверхтвердых и новых углеродных материалов (ТИСНУМ, Троицк) разработана ядерная батарейка на основе радиоактивного изотопа никель-63.  

НИЦ «Курчатовский институт»

В апреле 2025 г. гендиректор «Роскосмоса» Д.Баканов и президент НИЦ «Курчатовский институт» М. Ковальчук подписали соглашение о стратегическом сотрудничестве для формирования научно-технических заделов на базе фундаментальных исследований и прикладных разработок для развития ядерных космических технологий. 

Взаимодействие организаций по основным направлениям стратегического сотрудничества будет обеспечивать Объединённый совет по стратегическому развитию. 

«Атомный проект создал базу для космического проекта… И вот эта материаловедческая база, заложенная Курчатовым при создании атомного проекта, послужила тому, чтобы на ее основе дальше мог развиваться космический проект" (М. Ковальчук). 

Предшественники современного космического проекта

Работы по преобразованию тепловой энергии ядерного реактора в электричество для космических применений были развернуты в 1960-х гг. на предприятиях Минсредмаша — в Институте атомной энергии (ныне НИЦ «Курчатовский институт»), ФЭИ, Сухумском физико-техническом институте, Подольском научно-исследовательском технологическом институте, ОКБ «Заря», в НПО «Красная Звезда» и ЦКБ  машиностроения [6].
Первой реакторной установкой с термоэлектрическим преобразованием тепла ядерного деления в электрическую энергию была ЯЭУ «Ромашка», пущенная в виде наземного образца в Институте атомной энергии 14 августа 1964 г. Ее термоэлектрический генератор из полупроводникового кремний-германиевого сплава располагался на внешней поверхности радиального отражателя реактора на быстрых нейтронах. Логическим развитием НИОКР по ЯЭУ «Ромашка» стало создание кооперацией предприятий НПО «Красная Звезда», ФЭИ, СФТИ термоэлектрической КЯЭУ «Бук».

На базе ЯЭУ "Ромашка" была создана опытная установка «Гамма» – прототип автономной транспортируемой АЭС «Елена» электрической мощностью до 500 кВт, предназначенной для энергоснабжения отдаленных районов Севера.

ФЭИ

Под научным руководством Физико-энергетического института были созданы ядерные энергетические реакторы для космических аппаратов. По инициативе А.И.Лейпунского и И.И.Бондаренко кооперацией предприятий Минсредмаша с 1956 г. начались работы по изучению возможности применения в составе космических аппаратов ядерных энергетических установок [6]. Рассматривались варианты космических ЯЭУ как с машинным преобразованием тепловой энергии в электрическую, так и с прямым преобразованием тепловой энергии в электрическую (с термоэлектрическими и термоэмиссионными преобразователями).

Термоэлектрическая установка «БУК», для которой разработали малогабаритный ядерный реактор на быстрых нейтронах с термоэлектрическим генератором на полупроводниках, прошла первые лётные испытания 3 октября 1970 г. на космическом аппарате «Космос-367». Установка эксплуатировалась на искусственных спутниках Земли в 1970–1988 гг. (33 запуска «БУК» в космос на околоземные орбиты).

Параллельно в институте проводились исследования по созданию реактора-преобразователя с термоэмиссионным принципом прямого преобразования энергии, позволяющим по сравнению с термоэлектрическим увеличить КПД, повысить ресурс и улучшить массогабаритные характеристики энергоустановки и космического аппарата в целом. Такой установкой стала ЯЭУ «Топаз», разработанная ФЭИ совместно с НПО «Красная Звезда». В КЯЭУ «Топаз» была применена одноконтурная система теплоотвода с натрий-калиевым теплоносителем, включавшая холодильник-излучатель, являвшийся частью силовой конструкции ЯЭУ.

«Топаз» в качестве бортового источника электропитания был запущен на спутнике «Космос-1818» 2 февраля 1987 г. ЯЭУ проработала около полугода, до исчерпания имеющегося на борту запаса цезия. Второй образец «Топаза» (на «Космосе-1876») был запущен 10 июля 1987 г., проработал около года.  КЯЭУ «Бук» и «Топаз» успешно работали на космических аппаратах в качестве бортовых источников электропитания. КЯЭУ «ЯЭУ-50», «Бук-Тэм» и «Эльбрус» обеспечивали длительное энергоснабжение космических аппаратов высокоорбитального базирования. 

Совместно с ОКБ-456 (В.П. Глушко) и НИИ-1 (М.В. Келдыш) в ФЭИ были рассмотрены варианты двигательных и испытательных реакторов с различными замедлителями [6а].

Первыми установками стали ядерные ракетные двигатели с большой силой тяги на водороде в качестве рабочего тела. Были проведены расчеты и для более тяжелых рабочих тел (аммиак, спирт и др.). Исследования ФЭИ подтвердили правильность выбора водорода в качестве рабочего тела ЯРД.

Позднее начались проработки малогабаритных гетерогенных реакторов с гидридом циркония в качестве замедлителя и бериллиевым отражателем, в которых каналы с твэлами отделялись от замедлителя волокнистой термоизоляцией из графита. Реакторы такого типа на тягу 3,6 т (ИР-100) в конце 1970-х – начале 1980-х гг. прошли испытания на стендовой базе «Байкал» около г. Семипалатинска.

В 1956 г. ФЭИ был назначен научным руководителем по разработке космической ЯЭУ для искусственного спутника Земли на ракету-носитель Р-7. После проработок ЯЭУ с машинным преобразованием энергии (ртутный и калиевый пар, газотурбинная схема) предпочтение было отдано схеме прямого преобразования с полупроводниковыми элементами.

Апофеозом ядерной космической программы СССР стал физический пуск в 1972 г. в Семипалатинске уникального реактора ИВГ-1 для исследования физических и энергетических параметров будущих космических аппаратов.

Кроме создания КЯЭУ «Топаз» в СССР проводились НИОКР по созданию реактора-преобразователя на базе одноэлементного ЭГК ЯЭУ «Енисей». Разработка «Енисея» началась в 1963 г., в нем использовался малогабаритный реактор на промежуточных нейтронах с гидридциркониевым замедлителем и бериллиевыми отражателями и термоэмиссионный преобразователь одноэлементной конструкции, совмещенный с твэлами в активной зоне. Конструкция одноэлементного ЭГК ЯЭУ «Енисей» позволяла провести внешнюю коммутацию ЭГК и электроизоляцию в реакторе-преобразователе вне паров цезия, проверку электрических цепей после сборки реактора, испытания РП при проектной тепловой мощности и загрузку топливом на полностью собранной установке. Установки производились «ЦКБ машиностроения» в кооперации с Курчатовским институтом, НПО «Луч», ПНИТИ, СФТИ. Создание установок завершилось циклом наземных испытаний, в том числе шесть ядерных энергетических испытаний с подтверждением ресурса около полутора лет, с прогнозированием ресурса по результатам вскрытия и изучения элементной базы, до трех и более лет.

НПО «Красная Звезда» 

НПО «Красная Звезда» участвовало в проекте создания ядерной энергодвигательной установки мегаваттного класса для космических аппаратов [14].  В КЯЭУ «Топаз» была применена одноконтурная система теплоотвода с натрий-калиевым теплоносителем, включавшая холодильник-излучатель, являвшийся одновременно частью силовой конструкции ЯЭУ. Система подачи паров цезия обеспечивала прокачку пара через межэлектродный зазор ЭГК.
Вариант термоэмиссионной установки «Топаз», разрабатывавшийся в ГП «Красная Звезда» и ФЭИ, с многоэлементными ЭГК с меньшим требуемым ресурсом прошел наземные межведомственные испытания и был испытан в составе двух космических аппаратов серии «Космос-1818» и «Космос-1867» с ресурсом 0,5 и 1,0 год.
За эту разработку ряд специалистов ФЭИ, НПО «Красная звезда», ВНИИНМ и других организаций были удостоены Государственной премии в 1972 и в 1992 гг.

Кроме того, НПО «Красная Звезда» создало космическую атомную электростанцию БЭС‑5 «Бук», которая обеспечивала электрическую мощность 2,8 кВт. Установка имела малогабаритный высокотемпературный реактор на быстрых нейтронах БР‑5А, который работал на уране‑235 и охлаждался расплавом калия и натрия. 

 

Конструкционные материалы для космоса

ИРМ

Институт реакторных материалов — атомный центр материаловедческого профиля расположен на территории первой очереди Белоярской АЭС.

В июле 2014 г. «Машиностроительный завод» в подмосковной Электростали собрал первый ТВЭЛ штатной конструкции для космической ядерной электродвигательной установки. 31 августа 2015 г. в Институте реакторных материалов в г. Заречном и в НИИ атомных реакторов в Димитровграде прошли испытания тепловыделяющих элементов. Чтобы показать работоспособность конструкции твэла, требуется провести много испытаний: виброиспытания, испытания при ударных нагрузках, транспортных перевозках и так далее.

Совместно с предприятиями ГК «Роскосмос» ИРМ прорабатывает возможность внедрения автономных радиоизотопных источников питания (ядерных батареек) в состав электронно-компонентной базы современных космических аппаратов.

НИИАР 

Научно-исследовательский институт атомных реакторов испытывал и исследовал твэлы, топливные и конструкционные материалы для обоснования работоспособности и безопасности ядерных энергетических установок «БУК» и «ТОПАЗ». С середины 1980-х гг. в институте разрабатывают и изготавливают источники альфа-излучения для спектрометров, которыми оборудовали станцию Mars Pathfinder, марсоходы Spirit и Opportunity и космический аппарат Rosetta. Альфа-спектрометры анализировали грунты на поверхности Марса и кометы Чурюмова — ​Герасименко. Специалисты института также участвовали в создании коллиматоров с изотопом бор-10 для орбитального телескопа на борту космического аппарата НАСА Lunar Reconnaissance Orbite.

ЦНИИ КМ «Прометей».

У высокотемпературного газоохлаждаемого реактора НИКИЭТ, который планировалось использовать в комплеке "Зевс", газ из реактора выходит с температурой 1500 К (1227 °C). Сначала искали решение среди металлических материалов, включая тантал, вольфрам, сплавы молибдена. Но при такой высокой температуре материалы обладают высокой ползучестью. Было понятно, что нужно переходить на керамику. Единственный, кто смог сделать из керамики колесо нужной конструкции – "Прометей"[15].

Для реакторного и технологического оборудо­вания в составе КЯЭУ требовалось разработать высокотехнологичный свариваемый материал, обеспечивающий:

- требуемую работоспособность в усло­виях длительного взаимодействия с жидкометаллическим теплоносителем (эв­тектическим сплавом 78%Na и 22%К),

- высокое сопротивление ползучести,

- низкие водородопроницаемость и испаряемость при рабочих температурах (до 700^оС) в условиях космического вакуума.

В результате проведенных работ на предприятиях страны был освоен ряд марочных коррозионно-стойких сталей и сплавов, отвечающих требованиям космической тех­ники: ЭИ-484 (08Х14Н14В2М2-ВД). ЭП-485 (12Х15Н28В2М4Б-ВД), ЭП-486 (Х20Н72М4БЮ-ВД) и ЭП-502 (10Х18Н10Т-ВД). Наиболее широкое приме­нение в сварных конструкциях КЯЭУ нашла хромоникелевая сталь аустенитного класса марки ЭП-502 вакуумно-дуговой выплавки с хорошей свариваемостью, обеспечивающая высокую технологичес­кую прочность металла шва при всех видах сварки тонкостенных элементов и узлов бортового оборудования.

Исследования водородопроницаемости конструкционных материалов показали, что использова­ние тонкостенных стальных оболочек чехлования тепловыделяющих и гидридных сборок обеспе­чивает предельно низкую утечку водорода из высокотемпературных металлогидридных систем (гидридциркониевый замедлитель нейтронов, блок радиационной зашиты из гидрида лития и др.) бортовой реакторной установки.

Наряду с работами по созданию коррозионно-стойких свариваемых сталей и сплавов для энергетического модуля КЯЭУ были выполнены исследования по выбору жаропрочных конструкционных материалов для высокотемпе­ратурной части реакторного блока. Для обеспечения надежного пи­тания бортовой аппаратуры и стабильности выходных характеристик электрогенерирующего канала, работающего в условиях воздействия высоких температур (до 1600^оС), глубокого вакуума и нейтронного облучения, были разработаны и освоены промышленностью перспективные композиции на основе сплавов молибдена, ниобия и вольфрама (сплавы типа СМ, СБ, СВ). Выполненный специалистами «Прометея» комплекс работ по научно-техническому сопровождению и материаловедческому обеспечению создания КЯЭУ транс­портного назначения, стал вкладом ученых-материаловедов в технологическое освоение космоса.

«НИИграфит»

"Научно-исследовательский институт конструкционных материалов на основе графита" (ОАО "НИИграфит") участвовал в разработке углерод-углеродного композиционного материала, выдерживающего температуру до 2,500°C, для орбитального корабля многоразового использования «Буран» [16]. Конструкционный материал гравимол входил в комплект теплозащиты. Из гравимола была сделана носовая деталь фюзеляжа — кок, 12 секций передних кромок крыла — из гравимола-В. Кроме углеродных тканей для производства гравимола использовали модифицированные фенольные смолы, которые подвергали пиролизу, пироуплотнению и боросилицированию. На внешнюю сторону агрегатов из композита наносили противоокислительное покрытие на основе дисилицида молибдена. Для высоконагруженных тормозов «НИИграфит» с «Рубином» и МЭЗом изобрели углеродные фрикционные материалы термар-ТД и термар-СТД. А углеродные разрядники обеспечили эффективное управление бортовыми системами корабля на протяжении всего полета. Использование углепластика позволило снизить массу конструкции створки отсека полезного груза на 640 кг по сравнению с металлическим аналогом.

ПНИТИ

Подольский научно-исследовательский технологический институт работал над задачей преобразования тепловой энергии ядерного реактора в электричество для космических аппаратов [17]. В результате были созданы космические ядерные энергетические установки «Бук» с термоэлектрическими преобразователями и «Топаз» с термоэмиссионными преобразователями. 

С января 1970 г. филиал ПНИТИ — Объединённая экспедиция — управлял созданием стендовой базы на Семипалатинском ядерном полигоне. В 1975 г. стендовый комплекс с реакторами ИВГ.1 и ИРГИТ были введены в эксплуатацию. За время работы в режиме ядерного ракетного двигателя на нём испытали более 200 тепловыделяющих сборок четырёх модификаций активных зон. 

РФИЯЦ-ВНИИЭФ

В 2018 г. на базе Российского федерального ядерного центра - Всероссийского научно-исследовательского института экспериментальной физики был создан Центр космического приборостроения [18]. Доказательством наличия необходимых компетенций для космического проекта стало создание рентгеновского телескопа с оптикой скользящего падения ART-XC с полупроводниковыми детекторами на основе кадмий-теллура. Новые технологии увеличили разрешающую способность и чувствительность в десятки раз. 13 июля 2019 г. ART-XC в составе астрофизической обсерватории «Спектр-РГ» был выведен на орбиту. 30 июля он передал первые рентгеновские изображения двойной системы Cen X‑3.

 ART-XC и eROSITA будут вести наблюдение за излучением звёзд в разных областях спектра электромагнитного излучения. ART-XC рассчитан на энергии квантов более жесткого спектрального диапазона, что позволило увеличить чувствительность прибора практически в 40 раз.  В настоящее время ART-XC проводит обзор всего неба, в итоге которого получится наиболее полная карта Вселенной в жестком рентгеновском диапазоне электромагнитного излучения. Помимо этого, центр создаёт аппаратуру для космической лазерной связи, которая будет передавать информацию на расстояние до 45 тыс. км — с Земли на низкоорбитальные спутники.

В настоящее время РФЯЦ-ВНИИЭФ участвует в проекте создания космической обсерватории «Спектр-Ультрафиолет», работающей в УФ-диапазоне.

Институт также располагает инфраструктурой для тестирования воздействия космической радиации на компоненты спутников. Кроме того, Россия также является генеральным подрядчиком противоспутниковой лазерной системы «Пересвет».

В Институте ядерной и радиационной физики РФЯЦ-ВНИИЭФ (ИЯРФ) созданы уникальные исследовательские комплексы для радиационных исследований. Радиационно-облучательный комплекс ПУЛЬСАР на базе ускорителя электронов ЛИУ-30 и импульсного ядерного реактора БР-1 является уникальным комплексом для исследования раздельного и комбинированного воздействия гамма и гамма-нейтронного излучений. Дочерняя организация РФЯЦ-ВНИИЭФ - РФЯЦ-ВНИИТФ (в Снежинске под Челябинском) строит здание для циклотрона, разработанного для этих экспериментов (вступит в строй в 2026 г.).

НПО «Центротех»

НПО «Центротех» (входит в контур управления ТК "ТВЭЛ" "Росатом") выпускает никель-водородные аккумуляторные батареи для космических аппаратов, работающих на низкой околоземной орбите [19]. Кроме того, в линейке «Центротех» – электрохимический генератор (ЭХГ) для обеспечения автономной работы. Его ячейки выдерживают более 20000 циклов разряда при 85% эффективности, обладают хорошими электрическими свойствами, делающими их привлекательными для хранения электрической энергии на космических аппаратах. Также НПО производит гипертеплопроводящие секции для охлаждения радиоэлектронной аппаратуры космических аппаратов. По сравнению с существующими системами они гораздо эффективнее отводят тепло из «горячей» зоны в «холодную», а также равномерно распределяют тепло.

«Росатом МеталлТех».

Интегратор в области металлургии топливного дивизиона госкорпорации «Росатом» производит провода из медь-ниобиевого сплава для космической техники, позволившие существенно снизить массу антенн космических аппаратов (на 15%) и вдвое уменьшить их стоимость [20]. Кроме того, применение этих проводников повышает надежность космических аппаратов.

Технологическими партнерами ООО «Росатом Металлургические Технологии» являются предприятия, специализирующиеся на производстве продукции из тугоплавких и легких металлов и сплавов на их основе. Интегратор консолидирует компетенции предприятий АО «ТВЭЛ» в области металлургии: АО «ЧМЗ», АО «МСЗ», ПАО «НЗХК», ООО «Элемаш Магнит», ООО «НПО «Центротех».

ВНИИНМ им. ак. А.А.  Бочвара

Высокотехнологический научно-исследовательский институт неорганических материалов им. ак. А.А.Бочвара – головная организация «Росатома» по проблемам материаловедения и технологий ядерного топливного цикла принимал участие в  ряде разработок, связанных с космическими проектами [21]: первой разработкой ВНИИНМ стали полониевые источники тепла для обогревания приборного отсека «Лунохода». Затем были сделаны радионуклидные источники для космических аппаратов «Венера» и «Вега».

Институт также разработал высокотемпературные сверхпроводники с температурами перехода выше 77 К, что сделало их привлекательными для применения в аэрокосмических системах. 

В 2021 г. институт начал отработку промышленной технологии изготовления ядерного топлива с минорными актинидами. В 2023 г. были созданы «таблетки» такого топлива, состоящие из урана, плутония, нептуния и америция. 

«СНИИП»

Десять лет назад на международной космической станции (МКС) появилась «Матрёшка-Р» - так назывался эксперимент, в ходе которого проводились исследования влияния радиации на человека в условиях длительных полётов [21а]. Изготовлена конструкция из тканеэквивалентного материала, а содержание в ней углерода, кислорода, азота, водорода практически совпадает с химическим составом тела человека. При этом она очень прочная - выдерживает процесс запуска и неземные условия эксплуатации. Два года понадобилось специалистам Специализированного научно-исследовательского института приборостроения (ОАО «СНИИП»), чтобы создать её. Через определённое время пеналы из «Матрёшки» извлекают и отправляют на Землю. На основании полученных данных появились рекомендации космонавтам: в каких отсеках лучше находиться в периоды солнечной активности, каким боком поворачиваться, чтобы избежать критической нагрузки.

В рамках работы над «Космическим атомом» продукцию для «Роскосмоса» также производят:

- Уральский электрохимический комбинат, разработавший электрохимические генераторы, в том числе для орбитального корабля «Буран».

- Чепецкий механический завод изготавливает корпуса для «Кактуса» — системы мягкой посадки спускаемых космических аппаратов. 

ГНЦ РФ ТРИНИТИ

В феврале 2025 г. пресс-служба «Росатома» сообщила о достижении ученых Троицкого института, которые разработали ракетный двигатель на основе магнитоплазменного ускорителя и создали лабораторный прототип установки. Плазменный двигатель обладает существенно более высоким удельным импульсом и требует меньших объемов топлива. В отличие от традиционных силовых агрегатов с максимальной скоростью истечения вещества около 4,5 км/с, в этом двигателе рабочее тело — заряженные частицы, которые разгоняются электромагнитным полем, что позволяет достичь скоростей до скорости 100 км/с (А. Воронов, первый зам. гендиректора по науке Троицкого института) [22а]. Двигатель работает в импульсно-периодическом режиме. Ресурс двигателя более 2400 ч. Плазменные агрегаты могут функционировать в составе космического буксира. Летный образец агрегата появится в 2030 г.

Расходуемое вещество в плазменном двигателе получает ускорение в состоянии плазмы Плазму не нужно сильно нагревать, поэтому детали двигателя не испытывают температурных перегрузок.

В разработке участвовали также НИЦ «Курчатовский институт» и ГНЦ «Центр Келдыша» [22]. Курчатовский институт отвечает за разработку мощного безэлектродного плазменного ракетного двигателя. В ГНЦ «Центр Келдыша» создают модули электрореактивного ракетного аппарата на базе холловского и ионного двигателей нового поколения. А в ГНЦ РФ ТРИНИТИ — прототип плазменного ракетного двигателя с повышенными параметрами тяги и удельного импульса на базе магнитоплазменного ускорителя. В 2021 г. на квазистационарном плазменном ускорителе в ТРИНИТИ разработчики продемонстрировали удельный импульс выше 100 км/с для водородной плазмы в режиме однократных импульсов. Средняя мощность такого двигателя, который работает в импульсно-периодическом режиме, может составлять 300 кВт при КПД выше 60%.

В 2022 г. был создан ускоритель плазмы с системой предварительной ионизации рабочего тела, экспериментально исследован энергобаланс в плазменном потоке с высоким удельным импульсом, разработаны методы повышения ресурса электродов в нем.

Плазменные ускорители необходимы для испытаний конструкционных материалов термоядерного реактора. В институте сконструировали также установку для обработки импульсными плазменными потоками изделий сложной формы (подшипников, турбинных лопаток). Такая обработка позволяет повысить порог усталостной прочности и сопротивляемость локальным нагрузкам.

Международная научная лунная станция

В ноябре 2022 г. было заключено российско-китайское соглашение о сотрудничестве в области создания Международной научной лунной станции (МНЛС) [23]. Основными участниками проекта стали «Роскосмос» и Китайское национальное космическое управление (CNSA).

Создание МНЛС планируется развернуть в период с 2025 по 2035 г. Станция будет состоять из нескольких модулей и иметь возможность длительной беспилотной эксплуатации с перспективой присутствия человека. Базовая модель лунной станции должна быть завершена к 2028 г.

В 2024 г. научный руководитель НИКИЭТ Е. Адамов сообщил, что институт работает над созданием лунной ядерной энергоустановки в рамках для МНЛС.  Установку планируется доставить и смонтировать на поверхности Луны на рубеже 2033-2035 гг. Помимо ядерного энергоблока для МНЛС, в лунной программе России и Китая планируется использовать ядерный буксир «Зевс».

В Роскосмосе заявляли о планах вывести его на орбиту для летных испытаний в 2030 г.
Деталями разработки атомной электростанции, предназначенной для работы на Луне поделился президент Курчатовского института М.В. Ковальчук.

«У Курчатовского института есть проект АЭС малой мощности «Елена-АМ» для сурового климата Тикси. На этой основе ученые разработали проект лунной АЭС «Селена»». Некоторые технические детали будущей лунной АЭС: в качестве теплоносителя будет использоваться жидкометаллический состав, который не кипит и не создает высокого давления. Важным отличием станет отсутствие турбин и других подвижных механизмов, требующих регулярного технического обслуживания и ремонта [23а].
Первая в истории атомная электростанция на поверхности другого небесного тела планируется к созданию к 2036 г.

Заявленные параметры проекта АТЭС «Елена-АМ»:

- тепловая мощность - 7 МВт,

- электрическая мощность термоэлектрогенератора - не менее 200 кВт,

- реактор водо-водяного типа,

- саморегулирование во всем диапазоне электрической и тепловой нагрузок за счет отрицательного температурного эффекта реактивности (чем выше температура - тем ниже реактивность) и выгорающего поглотителя,

- естественная циркуляция теплоносителя (воды) в обоих контурах,

- срок службы оборудования - 40 лет,

- в активной зоне - 241 ТВС с обогащением топлива не более 19,5%. 

PS

В июне 2025 г. Белый дом представил проект бюджета NASA, предусматривающий сокращение расходов почти на 24% в 2026 г. В числе программ, попавших под удар из-за сокращения финансирования – тяжелая лунная ракета SLS, корабль Orion, возвращение образцов грунта с Марса, миссии к Венере и будущие космические телескопы. Также решено прекратить финансирование ядерных ракетных двигателей, включая проекты ядерно-термической (NTP) и ядерно-электрической (NEP) тяги [24]. В техническом приложении к бюджетному предложению Трампа для NASA указано: «Эти усилия являются дорогостоящими инвестициями, на разработку уйдут многие годы, и они не были определены как режим движения для миссий в дальний космос. Проекты ядерного двигателя прекращаются для достижения экономии средств и потому, что есть другие более близкие альтернативы движения для транзита на Марс. Этот бюджет не предусматривает финансирования проектов ядерного теплового и ядерного электрического движения».

Агентство перспективных оборонных исследовательских проектов Минобороны США DARPA уже подтвердила закрытие проекта.

Из-за амбициозной программы Трампа «Золотой купол» с гигантским бюджетом Пентагон и DARPA поспешили радикально урезать, а фактически похоронить разработку ядерных двигателей, с помощью которых можно было бы осваивать дальний космос (В. Прохватилов, с.н.с. Академии военных наук).

Чьё решение окажется стратегически более верным, покажет время.

Подготовила Т.А. Девятова

Источники

1.     https://energyland.info/analitic-show-269960 «Росатом» и «Роскосмос» разработали федеральный проект «Космический атом». 

2.     https://news.ru/society Национальный проект, посвященный дальнему космосу.

3.     rg.ru Китай успешно высадился на Марсе.

4.     https://www.stoletie.ru/ekonomika И. Полетаев. Триллионы на орбиту.

5.     aif.ru›Наука Космический атом. Как корпорация развивает кооперацию?

6. biblioatom.ru›archievements