Nuklea motorojn por kosmoŝipoj

Rusio estis kaj ankoraŭ estas la gvidanto en la kampo de nuklea spaco potenco. Sperto en la dezajno, konstruo, komisiado kaj operacio de kosmoŝipo ekipita per nuklea energio fontoj kiel ekzemple la RSC "Energio" kaj "Roskosmos". Nuklea motoro permesas funkcii la aviadilo dum multaj jaroj, igante ilin pli praktika taŭgeco ree.

historia registro

La uzo de la nuklea energio en spaco ne plu estas fikcion en la 70-ies de la lasta jarcento. La unuaj nukleaj motoroj en 1970-1988 estis lanĉita en la spacon kaj sukcese uzata en spaco veturiloj (SV) observoj de "Usona-A". Ili estas aplikita al la termoelektra sistemo de nuklea centralo (NPP) "Buck" elektra potenco de 3 kW.

En 1987-1988 du aparatoj "Plasmo-A" kun termjonaj NPP "Topaz" 5 kW estis flugo-testado spaco, dum kiuj potenco elektra propulso (ERE) el la nuklea energio fonto estis unue realigita.

Kompleksa de teraj nuklea testado termjonaj nuklea instalado "Yenisei" potenco de 5 kW. Bazita sur ĉi tiuj teknologioj evoluintaj projektoj termjonaj nuklea kapablo de 25-100 kW.

MB "Hércules"

RSC "Energio" en la 70-aj komenciĝis la scienca kaj praktika esploroj, la celo de kiu estis krei potencan nuklea spaco motoro por interorbital tiron (MB) "Herkulo". Laboro kaŭzis la fundamenton por multaj jaroj de la nuklea elektra propulso (YAERDU) kun termjonaj nuklea kapablo de kelkaj - centoj da kilovatoj kaj elektra propulso unuo kapablo de dekoj al centoj da kilovatoj.

Dezajno parametroj MB "Hércules":

• utila elektra potenco de nuklea energio - 550 kW;
• specifa impulso elektra propulso - 30 km / s;
• Elektra propulso antaŭenpuŝo - 26 H;
• de rimedoj NPP kaj elektra propulso - 16.000 horoj;
• laboranta korpo elektra propulso - Xenon;
• pezo (seka) tiron - 14,5-15,7 t, inkluzive NEI - 6,9 tunoj.

samtempulo

En la XXI jarcento estas tempo por krei novan nuklea motoro por spaco. En oktobro 2009, en kunveno de la Komisiono la nova rusa projekto "Kreo de transporto kaj energio modulo kun megawatt klaso instalado de nuklea" estis oficiale aprobita de la Prezidenta Konsilio por Modernigo kaj Teknologia Disvolviĝo de Rusio Ekonomio. Estas gvida programistoj:

• Reaktoro planto - JSC "NIKIET".
• Nuklea centralo kun turbino de gaso potenco konvertiĝo cirkviton, surbaze de la elektra propulso motoroj kaj jona Electrorocket YAERDU ĝenerale - SSC "Esplorcentro. M. V. Keldysha ", kiu estas ankaŭ respondeca de la organizo de la programo de disvolviĝo de transporto kaj energio modulo (TEM) kiel tuto.
• RSC "Energio" kiel ĝeneralan TEM diseñador devas evoluigi aŭtomata maŝino kun ĉi modulo.

Karakterizaĵoj de la nova instalado

Nova nuklea motoro por spaco Rusio planas komenci komercan operacion en la venontaj kelkaj jaroj. Projektita karakterizaĵoj de la gaso turbino YAERDU sekvan. La reactor uzita gaso malvarmetigita rapida reproduktanto reaktoro, la temperaturo de la laboranta fluido (miksaĵo de Li / Xe) antaŭ la turbino - 1500 K, la efikeco konverti termika energio en elektra energio - 35%, radiatoro-tipo pli malvarmeta - gutado. Unueco pezo (reaktoro, radiado protekto kaj konvertiĝo sistemo, sed sen fridigo elsendilo) - 6800 kg.

Spaco nukleajn motorojn (nuklea energio, nuklea energio, kune kun EPS) plano por uzi:

• Kiel parto de estontaj spacaj veturiloj.
• Kiel fontoj de elektro por energio-intensivaj sistemoj kaj kosmoŝipo.
• Solvi la unuaj du problemoj en la transporto kaj energio modulo por certigi la transdonon de pezaj Electrorocket kosmoŝipoj kaj veturiloj sur la laboranta orbito kaj pli longtempa energiprovizo de la teamo.

La principo de operacio de nuklea motoro

Bazita ĉu sur la sintezo de kernoj aŭ sur la uzo de la energio de fisio de nuklea brulaĵo por formi jeto antaŭenpuŝo. Distingi instalado pulso-eksploda kaj fluida tipoj. Eksplodaj planto elsendas en la spacon miniaturo atombomboj ke detonar kelkajn metrojn for, la eksplodo puŝis la ŝipon antaŭen. Praktike, tiaj aparatoj ne estas uzata.

Likva propulso motoroj, aliflanke, estas delonge evoluigis kaj elprovita. Reen en la 60'oj, soveta specialistoj desegnis praktika modelo RD-0410. Ĉi tiuj sistemoj estis evoluigita en Usono. Ilia principo baziĝas sur la hejtado de likva nuklea mini- reactor, ĝi estas konvertita en vaporo kaj formas jeto rivereto, kiu puŝas la kosmoŝipo. Kvankam la aparato nomiĝas likva kiel la laboranta fluido, kutime hidrogeno estas uzata. Alia celo spaco nukleaj sistemoj - powered elektra surŝipe reto (teamo) ŝipoj kaj satelitoj.

Pezaj telekomunikado aparatoj tutmonda spaco komunikado

Nuntempe, laboro estas en procezo sur nuklea motorojn por spaco kiuj estos uzata en peza aparato spaco komunikadoj. RSC "Energija" efektivigis studojn kaj dezajnoj de la tutmonda spaco komunikado sistemo estas ekonomie konkurenciva kun malmultekosta ĉela telefono kiu laŭsupoze atingi la transigo de "telefona centralo" de la Tero al la spaco.

La antaŭkondiĉoj por ilia kreado estas:

• preskaŭ kompleta plenigita de la orbito geoestacionaria (GEO) satelitoj mastruma kaj pasiva;
• elĉerpiĝo de ofteco rimedo;
• pozitiva sperto de kreo kaj komerca ekspluatado de informo geoestacionaria satelitoj "Yamal".

Kiam vi kreas "Yamal" platformo, nova teknika solvoj estis 95%, kio ebligis tian aparatoj iĝi konkurenciva en la monda merkato de spaco servoj.

Ĝi supozas anstataŭigo de moduloj kun teknologia komunikado teamo proksimume sep jaroj. Estus krei sistemon de multi-3-4 peza satelitoj en orbito geoestacionaria kun kresko en la elektra potenco konsumita de ili. Komence, la kosmoŝipo estis desegnita surbaze de suna potenco 30-80 kW. La sekva paŝo uzos nukleajn motorojn 400 kW kun ĝis unu jaro en la transporto reĝimo (por la livero de bazaj modulo GSO) kaj 150-180 kW en plilongigitan modon de operacio (almenaŭ 10-15 jaroj) kiel energifonto.

Nuklea motoroj en antimeteoritnoy protekti la Teron Sistemo

Kompletigis RKK "Energio" en la malfruaj 90'oj dezajno esploro montris, ke en la kreo de antimeteoritnoy Tero defendsistemo de la kernoj de faras kaj asteroidoj nuklea centralo kaj YAERDU povas esti uzata por:

1. Kreante sistemo por monitorado de la trajektorioj de asteroidoj kaj vi faras ke transiri tera orbito. Pro tio proponis aranĝi specialan kosmoŝipo ekipita kun optika kaj radaro ekipaĵo por detekti danĝerajn objektojn, kalkulante la parametrojn de siaj trajektorioj kaj primara studo de liaj karakterizaĵoj. La sistemo nuklea spaco motoro kun du-reĝima termjonaj NPI kapaciton de 150 kW povas esti implikitaj. Ŝia vivo devus esti almenaŭ 10 jaroj.
2. Testoj de efiko (termonuklea eksplodo aparato) al la ŝutejo sekura asteroido. YAERDU potenco transdono de la testo aparato al asteroido-plurlatero dependas de la maso de la liverita utila ŝarĝo (150-500 kW).
3. Livero de norma ekspono signifas (Interceptor tuta maso de 15-50 tunoj) por la alproksimiĝanta al la danĝera objekto mondo. Postulas nuklea jeto motoro kapablo de 1-10 Mw por livero al danĝera asteroido termonuklea zorge, la surfaco de kiuj eksplodo pro jeto asteroido materialo povas malakcepti ĝin de danĝera pado.

Livero de esploro teamo en profunda spaco

Livero de scienca ekipaĵo por spaco objektoj (malproksimaj planedoj, perioda kometoj, asteroidoj) povas esti efektivigita kun la uzo de spacaj LRE stadioj. Uzu nukleajn motorojn por spaco veturiloj tio utilas, kiam metis al la tasko produktadon al orbito korpo celeste de la satelito, rekta kontakto kun ĉiela korpo, la elekto de materialo specimenoj kaj aliaj esploroj postulas maso kresko esploro kompleksa, la inkludo de la surteriĝo kaj ekflugo stadioj.

parametroj motoroj

Nuklea motoro por kosmoŝipo esploro kompleksa vastigos la "fenestro komenco" (pro kontrolitaj elfluon de la laborista rapido de la korpo), kiu simpligas planado kaj reduktas la koston de la projekto. Studoj realigita de RSC "Energija", montris, ke YAERDU 150 kW kun ĝis tri jaroj estas promesplena per liverado moduloj en spaco zono de asteroidoj.

Samtempe la transdono de esploro unuo ĉe la orbito de malproksimaj planedoj de la suna sistemo postulas pliigon rimedoj, nuklea instalado ĝis 5-7 jaroj. Oni pruvis, ke YAERDU kompleksa kun kapablo de proksimume 1 Mw kiel parto de la esploro ebligos la kosmoŝipo akcelis livero por 5-7 jaroj al orbito artefarita satelito plej malproksima planedoj, planeda rovers en la surfaco de la naturaj satelitoj de ĉi tiuj planedoj, kaj livero surgrunde Teron kun asteroidoj, kaj Mercury kaj la satelitoj de Jupitero kaj Saturno.

Reuzebla lifto (MB)

Unu el la plej gravaj manieroj por plibonigi la efikecon de transporto operacioj en spaco estas reuzebla elementoj de la sistemo de transporto. Nuklea motoro por kosmoŝipo potenco de minimume 500 kW permesas krei reuzebla stupo kaj per tio signife plibonigi la efikecon de multi-tavolan spaco transporto sistemo. Precipe utila por tia sistemo en la programo provizas grandan ĉiujaran ŝarĝo trafikon. Ekzemplo estus programo de luna esplorado kun la kreo kaj bontenado de pilotata bazo estas konstante kreskanta kaj eksperimenta teknologia kaj industria kompleksoj.

kalkulo de spezo

Laŭ la dezajno studoj RSC "Energija", la konstruo de la bazo sur la luno devis naski moduloj pesas ĉirkaŭ 10 tunoj, la orbito de la Luno -. 30 m Tuta kargon de la Tero en la konstruo de pilotata luna bazo kaj vizitis la luna orbita stacio estas taksita je 700-800 tunoj kaj jara ŝarĝo trafiko por la funkciado kaj evoluo de bazo - 400-500 m.

Tamen, la principo de la nuklea motoro ne permesas la carguero dissemi rapide. Pro la longa tempo de transporto kaj do konsiderinda tempo trovi utilan ŝarĝon radiado zonojn ne ĉiuj kargon povas esti liverita uzante trenŝipoj kun nuklea motoro. Sekve, la objektojn, kiuj povas esti provizitaj surbaze YAERDU taksis nur 100-300 tunoj / jaro.

ekonomia efikeco

Kiel kriterio de ekonomia efikeco inter-orbito transporto sistemo estas rekomendinde uzi la valoro de la unuo kosto de transporto per maso de la utila ŝarĝo (GHG) emisioj el la surfaco de la tero en la cela orbito. RSC "Energija" ekonomia kaj matematika modelo, kiu enkalkulas la ĉefaj komponantoj de la kosto de la transporto sistemo estis evoluigita:

• la kreo kaj elimini de orbito tiron unuoj;
• por la aĉeto de mastruma nuklea instalaĵo;
• funkcii kostojn, ankaŭ por R & D kaj eblaj ĉefurbo elspezoj kostoj.

Kosto parametroj dependas la optimuma parametroj de MB. Uzante ĉi tiu modelo estis esplorita kompara ekonomia efikeco de reuzebla tiron bazita YAERDU potenco de proksimume 1 mW kaj forĵetebla tiron surbaze de progresinta likva raketo motoro en la programo por certigi livero al la Tero Luno orbito alteco de 100 km utila ŝarĝo tuta maso de 100 tunoj / jaro. Kiam uzanta la saman propagandisto portanta kapaciton egala devo "Proton-M" kaj dvuhpuskovoy cirkviton konstruo de la sistemo de transporto specifaj shipping kostoj por unueco de maso de la utila ŝarĝo uzas tiron surbaze de nuklea motoro estos tri fojojn pli malalta ol kiam uzante la disponigebla surbaze trenŝipoj kun likva raketo motoroj de la tipo MM-3.

konkludo

Efika nuklea propulso por spaco kontribuas al la solvo de mediaj problemoj de la tero, la flugo de homo al Marso, kreante sistemon de sendrata transdono de energio en spaco, la efektivigo de sekureco-plibonigita entombigo en spaco tre danĝera radioaktiva rubo teron de nukleaj energioj, la kreo de pilotata luna bazo kaj la komerca disvolviĝo de la Luno, por certigi protekti la Teron de asteroidoj kaj kometo danĝero.