Ett av de senaste årens mest vågade projekt inom rymdteknologi utvecklas, och det finns skäl för goda nyheter. Nyligen blev det känt om slutförandet av arbetet med projektet "Skapande av en transport- och energimodul baserad på ett kärnkraftverk i en megawattklass". Nu måste forskare utföra ett antal efterföljande arbeten, och slutresultatet blir uppkomsten av en fullvärdig modul som är lämplig för användning.
Arbetsrapport
I slutet av juli godkände Roskosmos en rapport från 2018 som anger de viktigaste verksamhetsområdena och organisationens framgångar. I rapporten nämns bland annat projektet”Skapande av en transport- och energimodul baserad på ett kärnkraftverk i en megawattklass”, som utvecklats inom ramen för det statliga programmet”Rymdverksamhet i Ryssland för 2013–2020”.
Enligt rapporten slutfördes detta projekt förra året. Som en del av detta arbete utarbetades designdokumentation, enskilda produkter tillverkades och testades. Medan vi pratar om komponenterna i den framtida layouten av markprototypen för transport- och energimodulen (TEM).
Arbetet med att skapa TEM stannar inte där. All ytterligare verksamhet kommer att genomföras inom ramen för det befintliga federala rymdprogrammet. Tyvärr innehåller Roscosmos -rapporten inte tekniska detaljer om TEM -projektet i sin nuvarande form och anger inte heller tidpunkten för arbetet. Dessa data är dock kända från andra källor.
Problemets historia
Enligt Roscosmos -rapporten fortsätter arbetet med TEM och borde snart gå in i ett nytt skede. Detta innebär att planerna på att skapa en grundläggande ny raket- och rymdteknik, som godkändes för nästan 10 år sedan, kommer att uppfyllas inom överskådlig framtid.
Idén om en transport- och energimodul baserad på ett kärnkraftverk (NPP) i sin nuvarande form föreslogs 2009. Utvecklingen av denna produkt skulle utföras av företagen i Roscosmos och Rosatom. Den ledande rollen i projektet spelas av Rocket and Space Corporation Energia och Federal State Unitary Enterprise Keldysh Center.
2010 startade projektet, det första forsknings- och designarbetet började. Vid den tiden argumenterades det för att huvudkomponenterna i kärnkraftverket och TEM skulle vara klara i slutet av decenniet. Den preliminära konstruktionen av TEM utarbetades 2013. År 2014 påbörjades testning av komponenterna i kärnkraftverket och ID-500-jonmotorn. I framtiden kom det många rapporter om olika verk och framgångar. Olika delar av kärnkraftverk och TEM byggdes och testades, liksom en sökning efter tillämpningsområden för ny teknik utfördes.
När TEM -projektet utvecklades publicerades bilder som visar den ungefärliga utseendet på denna produkt regelbundet i öppna källor. Förra gången sådant material dök upp i november förra året. Det är märkligt att den här versionen av utseendet var markant annorlunda än de tidigare, även om det hade en viss likhet i grundläggande funktioner.
Tekniska funktioner
Transport- och energimodulen betraktas som ett mångsidigt fordon för arbete i rymden, både i jordens banor och på andra banor. Med dess hjälp, i framtiden, är det planerat att skjuta nyttolasten i banor eller skicka till andra himlakroppar. TEM kan också användas för service av rymdfarkoster eller för att bekämpa rymdskräp.
TEM kommer att ta emot glidande bärande takstolar, på grund av vilka nödvändiga dimensioner kommer att tillhandahållas. På gårdarna föreslås att montera en kraftenhet med en reaktorinstallation, ett instrument- och monteringskomplex, dockningsanläggningar, solpaneler etc. I svansdelen av modulen kommer kryssnings- och shuntande elektriska raketmotorer att placeras. Nyttolasten transporteras med dockningsanordningar.
Huvudkomponenten i TEM är kärnkraftverket i en megawattklass, som har utvecklats sedan 2009. Reaktorn i anläggningen bör kännetecknas av ett speciellt motstånd mot temperaturbelastningar, vilket är förknippat med speciella driftsätt. En helium-xenon-blandning valdes som kylmedel. Den termiska effekten för installationen kommer att uppgå till 3,8 MW och den elektriska effekten - 1 MW. För att tömma överskottsvärme föreslås att använda ett droppkylare.
Elektricitet från en kärnkraftsinstallation måste levereras till en elektrisk raketmotor. En lovande jonmotor ID-500 är på teststadiet. Med en verkningsgrad på upp till 75%bör den visa en effekt på 35 kW och en dragkraft på upp till 750 mN. Under tester 2017 arbetade ID-500-produkten vid montern i 300 timmar med en effekt på 35 kW.
Enligt uppgifter från tidigare år kommer TEM i arbetspositionen att ha en längd på mer än 50-52 m med en diameter (för öppna fackverk och element på dem) över 20 m. Massan är minst 20 ton. Eller flera skjutbilar med efterföljande montering. Då måste nyttolasten docka med den. Konstruktionstiden, begränsad av reaktorns livslängd, är 10 år.
Stora utsikter
Huvuddragen i ett TEM med ett kärnkraftverk, som i grunden skiljer det från annan raket- och rymdteknik, är den högsta specifika impulsen. Användningen av ett speciellt kraftverk och en elektrisk raketmotor gör det möjligt att erhålla de nödvändiga dragkraftsparametrarna med en minimal förbrukning av kärnbränsle. Således kan TEM i teorin lösa problem som är otillgängliga för traditionella raketsystem som drivs av kemiskt bränsle.
Tack vare detta blir det möjligt att mer aktivt använda hållare och shuntmotorer under hela flyget. I synnerhet tillåter detta användning av gynnsammare flygvägar till andra himlakroppar. Den 10-åriga livslängden gör att TEM kan användas flera gånger i olika uppdrag, vilket minskar kostnaderna för att organisera dem. I allmänhet kommer uppkomsten av system som TEM med ett kärnkraftverk att ge kosmonautiken nya möjligheter inom alla större verksamhetsområden.
Standard TEM -motorer får endast använda en del av elen från genereringssystem. Följaktligen kvarstår en stor effektmarginal som är lämplig för användning av målutrustningen.
Det finns dock också betydande nackdelar. Först och främst är det behovet att utveckla en rad nya tekniker och projektets övergripande komplexitet. Som ett resultat kräver skapandet av ett TEM mycket tid och lämplig finansiering. Således har Roscosmos -projektet utvecklats i cirka 10 år, men den praktiska tillämpningen av det färdiga TEM är fortfarande i en avlägsen framtid. Den totala kostnaden för projektet uppskattas till 17 miljarder rubel.
Användningen av ett kärnkraftverk leder till allvarliga restriktioner i olika skeden. Till exempel är det bara möjligt att testa ett färdigt kärnkraftverk eller TEM som helhet i banor, vilket minimerar skador från eventuella nödsituationer. Detsamma gäller driften av en färdig transport- och energimodul.
Nära framtid
Enligt de senaste nyheterna har utvecklingen av projektet "Skapande av en transport- och energimodul baserad på ett kärnkraftverk i megawattklass" slutförts framgångsrikt. Några mock-ups som krävs för testning är redan klara. Under de kommande åren måste företag från Roskosmos och Rosatom utföra ett antal viktiga arbeten med dessa och andra produkter.
Flygprototypen för TEM planeras byggas 2022-23. Därefter bör olika tester starta, vilket kommer att ta flera år. Hela lanseringen av TEM -operationen förväntas år 2030.
I slutet av juni blev det känt om förberedelsen av platsen för driften av TEM. Sådan utrustning kommer att lanseras från Vostochny -kosmodromen. För inte så länge sedan utlystes en tävling om utveckling och konstruktion av en uppsättning anläggningar för beredning av rymdfarkoster och en transport- och energimodul. Designdokumentationen för det tekniska komplexet bör utvecklas 2025-26. Bygget planeras starta 2027 och idrifttagning sker 2030. Kostnaden för kontraktet är 13,2 miljarder RUB.
Således kommer olika arbeten med ämnet avancerad raket- och rymdteknik med kärnkraftverk att fortsätta under det kommande decenniet. Vissa organisationer måste slutföra utvecklingen och testa transport- och energimodulen, medan andra kommer att förbereda infrastrukturen för dess drift. Baserat på resultaten av alla dessa arbeten kommer den ryska rymdindustrin år 2030 att förfoga över en grundläggande ny teknik med bred kapacitet. Komplexiteten i alla steg i ett lovande program kan dock leda till en ändring av schemat.
