Et af de seneste års mest vovede projekter inden for rumteknologi er under udvikling, og der er grunde til gode nyheder. For nylig blev det kendt om færdiggørelsen af arbejdet med projektet "Oprettelse af et transport- og energimodul baseret på et atomkraftværk i en megawatt -klasse". Nu skal forskere udføre en række efterfølgende arbejder, og slutresultatet vil være fremkomsten af et fuldgyldigt modul, der er egnet til brug.
Arbejdsrapport
I slutningen af juli godkendte Roskosmos en rapport fra 2018 med angivelse af de vigtigste aktivitetsområder og organisationens succeser. Rapporten nævner blandt andet projektet "Oprettelse af et transport- og energimodul baseret på et atomkraftværk i en megawattklasse", udviklet inden for rammerne af statsprogrammet "Ruslands aktiviteter i Rusland for 2013-2020".
Ifølge rapporten blev dette projekt afsluttet sidste år. Som en del af dette arbejde blev der udarbejdet designdokumentation, individuelle produkter blev fremstillet og testet. Mens vi taler om komponenterne i det fremtidige layout af jordprototypen af transport- og energimodulet (TEM).
Arbejdet med oprettelsen af TEM stopper ikke der. Alle yderligere aktiviteter vil blive udført inden for rammerne af det eksisterende føderale rumprogram. Desværre indeholder Roscosmos -rapporten ikke tekniske detaljer om TEM -projektet i sin nuværende form og angiver heller ikke tidspunktet for arbejdet. Disse data kendes imidlertid fra andre kilder.
Problemets historie
Ifølge Roscosmos -rapporten fortsætter arbejdet med TEM og bør snart gå ind i en ny fase. Det betyder, at planerne om at skabe en grundlæggende ny raket- og rumteknologi, der blev godkendt for næsten 10 år siden, vil blive opfyldt i en overskuelig fremtid.
Ideen om et transport- og energimodul baseret på et atomkraftværk (NPP) i sin nuværende form blev foreslået i 2009. Udviklingen af dette produkt skulle udføres af virksomhederne i Roscosmos og Rosatom. Hovedrollen i projektet spilles af Rocket and Space Corporation Energia og Federal State Unitary Enterprise Keldysh Center.
I 2010 startede projektet, det første forsknings- og designarbejde begyndte. På det tidspunkt blev det argumenteret for, at hovedkomponenterne i atomkraftværket og TEM ville være klar inden udgangen af årtiet. Det foreløbige design af TEM blev udarbejdet i 2013. I 2014 begyndte test af komponenterne i atomkraftværket og ID-500 ionmotoren. I fremtiden var der talrige rapporter om forskellige værker og succeser. Forskellige elementer fra atomkraftværk og TEM blev bygget og testet, samt der blev søgt efter anvendelsesområder for ny teknologi.
Da TEM -projektet blev udviklet, blev billeder, der viser dette produkts omtrentlige udseende, regelmæssigt offentliggjort i åbne kilder. Sidste gang sådanne materialer dukkede op i november sidste år. Det er mærkeligt, at denne version af udseendet var markant forskellig fra de tidligere, selvom den havde en vis lighed i grundlæggende funktioner.
Tekniske egenskaber
Transport- og energimodulet betragtes som et multifunktionelt køretøj til arbejde i rummet, både i jordens kredsløb og på andre baner. Med dens hjælp er det i fremtiden planlagt at skyde nyttelasten i kredsløb eller sende til andre himmellegemer. TEM kan også bruges til at servicere rumfartøjer eller til at bekæmpe rumaffald.
TEM modtager glidende bærende takstænger, på grund af hvilke de nødvendige dimensioner vil blive tilvejebragt. På gårdene foreslås det at montere en kraftenhed med en reaktorinstallation, et instrumenterings- og montagekompleks, dockingfaciliteter, solpaneler osv. I halesektionen af modulet vil cruise- og shunting -elektriske raketmotorer blive placeret. Nyttelasten vil blive transporteret ved hjælp af docking -enheder.
Hovedkomponenten i TEM er atomkraftværket i en megawatt -klasse, som er blevet udviklet siden 2009. Reaktoren i installationen skal kendetegnes ved særlig modstandsdygtighed over for temperaturbelastninger, som er forbundet med særlige driftsformer. En helium-xenon-blanding blev valgt som kølemiddel. Den termiske effekt af installationen vil nå 3,8 MW, og den elektriske effekt - 1 MW. For at dumpe overskydende varme foreslås det at bruge et dryp radiator køleskab.
Elektricitet fra en atominstallation skal leveres til en elektrisk raketmotor. En lovende ionmotor ID-500 er på teststadiet. Med en effektivitet på op til 75%skulle den vise en effekt på 35 kW og et tryk på op til 750 mN. Under test i 2017 arbejdede ID-500-produktet på standen i 300 timer med en effekt på 35 kW.
Ifølge dataene fra tidligere år vil TEM i arbejdsstillingen have en længde på mere end 50-52 m med en diameter (for åbne takstænger og elementer på dem) over 20 m. Massen er mindst 20 tons. Eller flere lanceringskøretøjer med efterfølgende samling. Derefter skal nyttelasten lægge til med den. Designets levetid, begrænset af reaktorens levetid, er 10 år.
Store udsigter
Hovedtrækket ved et TEM med et atomkraftværk, der fundamentalt adskiller det fra anden raket- og rumteknologi, er den højeste specifikke impuls. Brugen af et særligt kraftværk og en elektrisk raketmotor gør det muligt at opnå de krævede trykparametre med et minimumsforbrug af atombrændstof. Således er TEM i teorien i stand til at løse problemer, der er utilgængelige for traditionelle raketsystemer drevet af kemisk brændstof.
Takket være dette bliver det muligt mere aktivt at bruge sustainer- og shuntingmotorerne under hele flyvningen. Især tillader dette brug af mere fordelagtige flyveveje til andre himmellegemer. Den 10-årige levetid gør det muligt at bruge TEM flere gange i forskellige missioner, hvilket reducerer omkostningerne ved at organisere dem. Generelt vil fremkomsten af systemer som TEM med et atomkraftværk give kosmonautikken nye muligheder inden for alle større aktivitetsområder.
Standard TEM -motorer må kun bruge en del af elektriciteten fra produktionssystemer. Følgelig er der stadig en stor effektmargen, der er egnet til brug af måludstyret.
Der er dog også betydelige ulemper. Først og fremmest er det behovet for at udvikle en hel række nye teknologier og projektets overordnede kompleksitet. Som følge heraf kræver oprettelsen af et TEM meget tid og passende finansiering. Således er Roscosmos -projektet blevet udviklet i cirka 10 år, men den praktiske anvendelse af det færdige TEM er stadig i en fjern fremtid. De samlede omkostninger ved projektet anslås til 17 milliarder rubler.
Brugen af et atomkraftværk fører til alvorlige restriktioner på forskellige stadier. For eksempel er test af et færdigt atomkraftværk eller TEM som helhed kun muligt i baner, hvilket minimerer skader fra mulige nødsituationer. Det samme gælder driften af et færdigt transport- og energimodul.
Nær fremtid
Ifølge de seneste nyheder er udviklingen af projektet "Oprettelse af et transport- og energimodul baseret på et atomkraftværk i megawattklasse" blevet gennemført med succes. Nogle mock-ups, der kræves til test, er allerede klar. I de kommende år bliver virksomheder fra Roskosmos og Rosatom nødt til at udføre en række vigtige arbejder med disse og andre produkter.
Flyprototypen af TEM er planlagt til at blive bygget i 2022-23. Derefter skal forskellige test starte, hvilket vil tage flere år. Den fulde lancering af TEM -operationen forventes i 2030.
I slutningen af juni blev det kendt om forberedelsen af stedet til driften af TEM. Sådant udstyr vil blive lanceret fra Vostochny -kosmodromen. For ikke så længe siden blev der annonceret en konkurrence om udvikling og konstruktion af et sæt faciliteter til klargøring af rumfartøjer og et transport- og energimodul. Designdokumentationen til det tekniske kompleks bør udvikles i 2025-26. Byggeriet er planlagt til at starte i 2027, og idriftsættelse vil finde sted i 2030. Omkostningerne ved kontrakten er 13,2 mia. RUB.
Således vil forskellige arbejder om emnet avanceret raket- og rumteknologi med atomkraftværker fortsætte i løbet af det næste årti. Nogle organisationer bliver nødt til at fuldføre udviklingen og teste transport- og energimodulet, mens andre vil forberede infrastrukturen til dens drift. Baseret på resultaterne af alle disse værker vil den russiske rumindustri i 2030 råde over en grundlæggende ny teknologi med brede muligheder. Kompleksiteten i alle faser af et lovende program kan imidlertid føre til en ændring af tidsplanen.
