俄罗斯的核动力“宙斯”

文/钱卫

说到太空拖船这种事情，怎么也不能少了俄罗斯。

2020年，位于圣彼得堡的俄罗斯兵器设计局发布了一组照片，内容是正在组装的大型核动力太空拖船。这家企业在苏联时代，就以研制核动力卫星而闻名，主要用来执行海洋监视之类的任务。

超大拖船TEM

▲ 俄罗斯核动力拖船的散热器部分

兵器设计局这一次研制的型号叫做运输与能源舱，简称TEM。其实这个型号并没有保密，十多年前就已经公之于众。不过到了2020年，人们才知道，兵器设计局并不是说说而已，TME已经进入总装阶段了。

▲ 俄罗斯核动力拖船反应堆

TEM用核反应堆驱动电火箭发动机，这在很大程度上得益于俄罗斯军方的态度。本世纪初，俄罗斯军方认为， 空间核反应堆的发电能力强，不仅能为推进系统供电，还可以支持大型航天器的运行，比如大功率雷达或者反卫星激光器。于是，俄罗斯国防部投入大量资金推动空间核反应堆的研制。这也为TEM解决了技术基础。

兵器设计局表示，在2016年至2018年间，该公司进行了几项早期研究，推动兆瓦级核动力航天器的实现。具体包括结构分系统、反应堆、推进系统、控制单元等等。

▲ 俄罗斯核动力拖船全貌

2018年和2019年，兵器设计局研究了TEM的各种用途，包括遥感、电子侦察卫星，通信和导航卫星，轨道间运输和向近月球轨道运送货物。兵器设计局甚至还考虑，用TEM给火星L1拉格朗日点的数据中继航天器供电，支持火星表面基地、火星轨道飞行器和地球之间的通信，甚至考虑了向火星表面基地提供核电站。

大胆使用反应堆

▲ 核动力拖船的控制部分

TEM拖船的核心是核反应堆。这比同位素电源要复杂得多，但发电功率更高。对俄罗斯科研界来说，似乎反应堆这种高难度挑战也更有价值。为此，兵器设计局给反应堆设计了1套液冷系统、3套主散热器和3套副辅助散热器，它们在宇宙空间展开后，形成了一个极具科幻色彩的架构。为了防止核辐射伤及其他系统，反应堆前方有一个锥形屏蔽罩。为了进一步扩大安全区，反应堆和屏蔽罩安装在一个由轻质复合材料制成的四节伸缩臂上。拖船入轨后，伸缩臂就伸展到全长，让反应堆尽量远离本体。

根据兵器设计局发布的信息，TEM的核反应堆要达到600或800千米高的轨道后才能启动，这样，它就不会因为空气阻力而过早地降轨进入大气层。在反应堆启动之前，TEM靠推进舱侧面的一对太阳能电池板获得电力。

根据兵器设计局在2020年发布的照片，TEM是个非常巨大的航天器，包括推进舱、散热器以及承载反应堆的伸缩杆。即使不考虑有效载荷，TEM也将是一个二三十吨重的运载工具，可能需要安加拉-5M或安加拉-5 V重型火箭从东方发射场发射。

缺钱的“宙斯”

2021年7月20日的莫斯科航展期间，俄罗斯航天局展示了TEM的比例模型，这时候它有了正式的名字“宙斯”。很快，兵器设计局发布了关于“宙斯”的更多消息，表示它将发射到1000千米高的轨道，用来向月球和其他行星运送科学设备。为它配套的是俄罗斯克尔德什中心研制的2兆瓦的发电机组。据说涡轮工作温度已经可以达到1200开尔文，转速达到每分钟34000转。据透露，俄罗斯与白俄罗斯正在联合开发新的涡轮叶片，工作温度甚至可以超过1500开尔文。这显然已经不再是蒸汽轮机了，而是燃气轮机标准。

不过到了2022年5月，俄罗斯副总理罗戈津被迫承认，因为缺乏资金，“宙斯”的研发面临巨大困难。这种宏伟的核动力飞船的未来只怕是很灰暗的。

▲ 建造中的俄罗斯核动力拖船

▲ 莫斯科航展上的核动力拖船模型