Alexandre Bloshenko parle du remorqueur nucléaire Zeus

Alexandre Bloshenko © Izvestiya/Zurab Javakhadze.

Alexandre Bloshenko, directeur exécutif de Roscosmos pour les programmes avancés et la Science, parle de la mission scientifique du remorqueur nucléaire Zeus, du prix des hautes technologies et des défis liés aux sanctions.

La première mission du remorqueur nucléaire "Zeus" comprendra une recherche de vie sur les lunes de Jupiter. Alexandre Bloshenko, directeur exécutif de Roscosmos pour les programmes prometteurs et la science, en a parlé dans une interview avec Izvestiya. Selon lui, le remorqueur volera autour de la Lune, se dirigera vers Vénus, y laissera plusieurs satellites et commencera enfin son voyage vers Jupiter. Là, "Zeus" vérifiera les satellites de la planète pour les biomarqueurs et les conditions potentiellement propices à l'existence de la vie. L'appareil est prévu pour être fabriqué de manière à ce que sa puissance puisse être modifiée en fonction de la plage de vol et de la mission assignée.

A la recherche de la vie

- Alexandre Vitalyevich, sera-t-il possible de lancer le remorqueur nucléaire Zeus dans l'espace ?

- La confirmation expérimentale des technologies clés et le développement de la partie conceptuelle de la documentation du projet devraient être achevés en 2024. De plus, le projet de remorqueur peut commencer à être mis en œuvre - d'abord dans les bureaux d'études, puis "dans le métal" dans les ateliers.

La première mission aura lieu en 2030. Désormais, ses paramètres sont calculés par des scientifiques et des spécialistes de différents profils. Premièrement, Zeus et le module de charge utile, chacun sur son propre lanceur, seront lancés en orbite terrestre basse depuis le cosmodrome de Vostochny. De plus, leur amarrage orbital sera effectué et un vol autour de la Lune et un retour vers la Terre seront effectués. Ensuite, l'amarrage avec un autre module de charge utile sera testé. Ensuite, "Zeus" volera vers Vénus, y effectuera une manœuvre gravitationnelle et se dirigera vers les lunes de Jupiter. La durée de la mission sera de 50 mois, elle se terminera vers 2034.

- Le re-docking aura-t-il lieu automatiquement ?

- Bien sûr, puisque la présence d'un réacteur nucléaire sur Zeus n'implique pas aujourd'hui l'implication de personnes dessus. Et en général, l'opportunité d'une participation directe aux missions spatiales habitées au niveau actuel de développement technologique est une question ouverte qui fait l'objet de discussions dans le monde entier. La vie forme de nouvelles tendances actuelles, et elles sont orientées vers la robotisation, l'automatisation et l'utilisation généralisée de l'intelligence artificielle.

- Comment est-il prévu d'embarquer Zeus pour résoudre les problèmes scientifiques de la première mission ?

"Nos scientifiques de l'espace prévoient d'utiliser les capacités uniques de transport et d'énergie du Zeus pour résoudre un large éventail de problèmes scientifiques à toutes les étapes de la mission. Dans un premier temps, le remorqueur nucléaire devrait assurer la recherche radiophysique du satellite Terre-Lune. Un puissant complexe radar embarqué, qui comprend plusieurs radars, devra scanner les roches lunaires sous le régolithe à la recherche de tubes de lave, de cavités, d'accumulations de ressources utiles, dont la glace. Des cartes détaillées de la surface et de la couche proche de la surface seront créées, d'importantes propriétés et caractéristiques du sol seront étudiées - cela sera utile pour la mise en œuvre du futur programme lunaire.

Dans les prochaines étapes, "Zeus" ira dans l'espace lointain. Un certain nombre de satellites scientifiques - des sondes sont censés être livrés à Vénus, ainsi qu'à Jupiter et à ses satellites. Je voudrais explorer l'atmosphère, la magnétosphère et les sources d'énergie internes de Jupiter, explorer les océans sous-glaciaires d'Europe et de Ganymède. De plus, nous vérifierons la présence de vie sur les lunes de Jupiter. Plus précisément, nous prévoyons de tester les lunes de Jupiter pour la présence des-dits biomarqueurs et les conditions potentiellement propices à l'existence de la vie.

Vous espérez y trouver de la vie ?

- Cela, bien sûr, ferait une révolution dans la conscience de l'humanité, la compréhension de notre rôle et de notre place dans l'Univers. Aujourd'hui, il est même difficile d'imaginer quel saut pourrait avoir lieu en biochimie, en médecine, en pharmacologie et dans presque tous les domaines de notre activité. Par conséquent, nous prévoyons au moins de la chercher là-bas. Aujourd'hui, les lunes de Jupiter - Io, Europe, Ganymède et Callisto - ainsi que les lunes de Saturne Titan et Encelade attirent l'attention des scientifiques du monde entier et sont même considérées comme des objets de colonisation dans un avenir lointain. Il a été établi que certains d'entre eux ont des océans recouverts de glace, d'où sort parfois de la vapeur, une certaine activité tectonique est observée, ce qui indique un noyau chaud d'un corps céleste. La chaleur et l'eau sont les conditions nécessaires à l'existence de la vie.

De nombreuses missions sont organisées vers les lunes de Jupiter. Cependant, pour obtenir des informations fiables et complètes, il est nécessaire d'y livrer un grand nombre d'équipements de haute technologie - spectromètres, analyseurs de gaz, caméras multispectrales, etc. Il serait intéressant de voler à travers "l'échappement" de la vapeur, mais cela nécessite un satellite spécial séparé, que Zeus peut également apporter dans le cadre du module de charge utile.

Difficile mais possible

- À l'avenir, la gamme de tâches "Zeus" peut s'élargir considérablement. Vous envisagez de fabriquer plusieurs remorqueurs de capacités différentes ?

- Vous avez probablement involontairement posé deux questions conceptuelles - sur les différentes missions utilisant le Zeus et sur les différentes solutions techniques du Zeus lui-même. Sur la première question. Je veux dire tout de suite que nous travaillons probablement avec le meilleur personnel d'ingénierie. Les concepteurs de nos bureaux d'études ont prévu qu'à l'avenir, il y aurait une énorme demande pour Zeus en tant que système de transport interplanétaire. Par conséquent, ses capacités doivent être flexibles en termes d'évolutivité.

Un exemple simple. Pour minimiser le temps de vol vers la Lune et vers Jupiter, différents moteurs sont nécessaires - en raison des distances très différentes de ces objets. Utiliser les mêmes moteurs pour implémenter ces tâches est tout simplement inefficace. Il en va de même pour les réserves de carburant et la conception des réservoirs de carburant, car ils affectent finalement la masse de la cargaison livrée. C'est pourquoi le même Zeus sera utilisé en vol vers la Lune et Jupiter, mais avec des modules de charge utile différents, qui comprendront des moteurs principaux spéciaux.

- Et la deuxième question ?

- Notre pays s'est engagé depuis longtemps dans le développement des technologies nucléaires spatiales. Dans de nombreuses publications, vous pouvez trouver beaucoup de choses intéressantes à ce sujet. La technologie sur laquelle Zeus est basé n'a pas commencé à se développer et à être maîtrisée hier. Au cours de la dernière décennie, nos entreprises ont créé une énorme base qui assure un leadership mondial dans ce domaine. Nous pouvons créer un remorqueur avec différentes capacités, mais aujourd'hui nous nous sommes probablement arrêtés au juste milieu - environ 500 kW. Du point de vue du potentiel énergétique, cela suffit pour résoudre les problèmes de transport et fournir de l'énergie pour presque toutes les charges utiles. Dans le même temps, du point de vue des caractéristiques de conception, les solutions proposées sont facilement évolutives sur les modifications ultérieures du remorqueur jusqu'à 1 MW.

De plus, pour assurer une flexibilité et une durabilité maximales d'un système de transport aussi complexe, les capacités de maintenance de Zeus sont en cours d'étude préliminaire. Par exemple, cela peut être fait à l'aide d'un navire de croisière réutilisable multifonctionnel capable non seulement de ravitailler le remorqueur avec des composants consommables, mais également d'assurer, si nécessaire, des opérations de diagnostic et de réparation.

Une question de technologie

Comment fonctionne Zeus ?

- Si vous n'entrez pas du tout dans les détails, tout est simple - il s'agit d'un moteur thermique ordinaire et de consommateurs d'énergie remplaçables. Le réacteur nucléaire - le cœur de "Zeus" - peut simplement libérer une énorme quantité de chaleur qui doit être convertie en électricité. Vient ensuite la "fourche technique" des options de conception. Nous avons opté pour la conversion de l'énergie des machines. Le fluide caloporteur, traversant le cœur d'un réacteur nucléaire, s'échauffe et met la « machine » en mouvement, dans notre cas il fait tourner une turbine avec sa vapeur, ce qui fait fonctionner le générateur d'énergie électrique. Dans ce cas, le rendement peut atteindre jusqu'à 30 %. De plus, l'énergie électrique est transmise aux consommateurs sur le module de charge utile - moteurs de soutien, équipement cible et systèmes de support embarqués.

C'est cette option - la plus prometteuse et la plus efficace, mais aussi la plus complexe technologiquement - qui a été choisie pour Zeus.

- Quels composants sont les plus difficiles à concevoir et à développer ?

- Les éléments les plus complexes sont une usine de réacteurs et un système de conversion d'énergie basé sur un alternateur à turbine à gaz. Je n'aborderai pas la complexité et le caractère innovant de la centrale, puisqu'il s'agit de "l'éparchie" d'une autre société d'État (Rosatom), mais je me concentrerai sur le système de conversion d'énergie. Imaginez une turbine et un générateur tournant à une vitesse de 1 000 tours par seconde à une température sur les aubes de turbine d'environ 1 500 degrés Kelvin (environ 1 200 degrés Celsius. - Izvestia). De plus, tout ce système devrait fonctionner sans panne dans l'espace extra-atmosphérique à une très grande distance de la Terre pendant au moins 10 ans.

Mais ce n'est pas tout. Un peu plus haut nous disions que seulement 30% de l'énergie thermique est convertie en énergie électrique. Les 70 % restants de la chaleur doivent être évacués par un système de récupération de chaleur. C'est une tâche très difficile dans l'espace extra-atmosphérique, car cela n'est possible que par rayonnement thermique, car il n'y a pas d'échange direct de chaleur avec l'environnement - le vide -. À cette fin, les engins spatiaux sont équipés de surfaces spéciales qui émettent efficacement dans la gamme infrarouge du spectre, mais dans notre cas, à nos énergies, ces surfaces se transforment en de très grands champs, devenant la tâche de conception la plus difficile pour le développement et les tests au sol.

- Pourquoi la technologie spatiale prend-elle tant de temps à fabriquer et coûte-t-elle cher ?

- Nos développeurs - ingénieurs, testeurs, ouvriers, technologues - comprennent tous le coût d'une erreur, ils n'y ont tout simplement pas droit. L'erreur signifie un vaisseau spatial inactif en orbite. Malheureusement, l'humanité ne dispose pas de la technologie pour une réparation complète en orbite, c'est pourquoi le prix d'une erreur est si élevé. Bien sûr, nos prédécesseurs, nous, nos suiveurs ont eu et auront des hauts et des bas, mais nous ici sur Terre, au cours de la conception, de la fabrication, des tests expérimentaux, nous nous efforçons de tout faire pour éliminer autant que possible les situations d'urgence. Pour cela, à chaque étape des travaux, tout est vérifié à plusieurs reprises, chaque composant de l'engin spatial subit d'abord des tests autonomes qui simulent l'ensemble de son cycle de vie, de la sortie de l'atelier à la réalisation du vol dans l'espace, puis des tests complexes dans le cadre d'un système ou d'une unité plus vaste, et ainsi de suite, jusqu'aux tests sur Terre d'un vaisseau spatial entièrement assemblé. On peut dire que le temps et l'argent consacrés à la technologie spatiale sont le prix à payer pour la plus grande fiabilité.

- Des facteurs externes peuvent-ils entraver la mise en œuvre d'un projet aussi ambitieux ?

Nous vivons des temps difficiles. Les Russes ont récemment surmonté la pandémie et sont aujourd'hui contraints de vivre sous la pression de sanctions sans précédent de la part de concurrents étrangers. Les conditions sont imprévisibles et tous les secteurs de l'économie, y compris le secteur financier, en sont affectés. Malgré cela, à mon avis, les projets prioritaires, où notre leadership est encore évident, doivent être soutenus à tous les niveaux du pouvoir exécutif, et nous et nos collègues de l'industrie nous ne laisserons pas tomber.

Interview: Olga Kolentsova