Branduoliniai varikliai erdvėlaivių

Rusija buvo ir vis dar yra branduolinės kosmoso jėgos srityje vadovas. Patirtis projektavimo, statybos, eksploatacijos ir eksploatacijos erdvėlaivių įrengta branduolinės energijos šaltiniais yra tokios organizacijos kaip RSC "Energija" ir "Roskosmos". Branduolinė variklis leidžia eksploatuoti orlaivį daugelį metų, todėl jiems labiau praktinį tinkamumą pakartotinai.

istorinis rekordas

Naudojimo branduolinės energetikos erdvėje nebėra į 70-ųjų praėjusio šimtmečio fantastika. Pirmieji branduolinių varikliai 1970-1988 buvo paleistas į kosmosą ir sėkmingai naudojama kosminėse transporto priemonėse (sv) stebėjimais "JAV-A". Jie kreipėsi į šiluminių sistemos atominės elektrinės (AE) "Buck" elektros galia 3 kW.

Į 1987-1988 dviejų prietaisų "Plazma-A" su termoelektroninės AE "Topazas" 5 kW, buvo skrydžio bandymų vietos, kurio metu pirmą kartą buvo įgyvendinta energijos varomieji (ERE) nuo branduolinės energijos šaltinį.

Antžeminių atominės elektrinės testavimo termoelektroninės branduolinis įrenginys "Jeniseiskas" galia 5 kW sudėtinga. Remiantis šių technologijų sukurtų projektų termoelektroniniu atominė elektrinė galia 25-100 kW.

MB "Heraklis"

RSK "Energija" 70-aisiais pradėjo mokslinius ir praktinius tyrimus, kurių tikslas buvo sukurti galingą atominę kosmoso variklis interorbital vilkikas (MB) "Hercules". Darbas paskatino daugelį metų branduolinės varomieji (YAERDU) su termoelektroninės atominės elektrinės pajėgumus kelių fondo - šimtus kilovatų ir varomieji vieneto talpa dešimčių iki kelių šimtų kilovatų.

Dizaino parametrai MB "Hercules":

• naudinga elektros energijos branduolinės energijos - 550 kW;
• specifinį impulsą varomieji - 30 km / s;
• Varomieji trauka - 26 val;
• išteklių AE ir varomieji - 16.000 valandų;
• darbo kūno varomieji - ksenoniniai;
• svoris (sausas) vilkiko - 14,5-15,7 t, įskaitant tn - 6,9 t.

šiuolaikinis

XXI amžiuje tai yra laiko sukurti naują atominę variklį erdvėje. 2009 metų spalio mėnesį, esant Komisijos naujosios Rusijos projekto "Kūrybos transporto ir energetikos modulis su megavatų klasės įrengimo atominės elektrinės" susitikimą buvo oficialiai patvirtinta Prezidento tarybos modernizavimas ir technologinės plėtros Rusijos ekonomikai. yra pirmaujanti kūrėjai:

• Reaktoriumi - UAB "NIKIET".
• Atominė elektrinė su dujų turbina galios keitimo grandinės, remiantis varomieji varikliai ir joninio electrorocket YAERDU apskritai - SSC "tyrimų centro. M. V. Keldysha ", kuris taip pat yra atsakingas už plėtros transporto ir energetikos modulio (TEM), kaip visumos programos organizacijoje.
• RSK "Energija" kaip bendra SER dizaineris turi sukurti automatinę mašiną su šio modulio.

Charakteristikos naujos įrengimas

Nauja atominė variklis kosmoso Rusija planuoja pradėti komercinę veiklą per ateinančius kelerius metus. Prognozuojamas charakteristikos dujų turbinos YAERDU stebimų. Tuo, kad reaktorius naudojamas dujų aušinamas greitai Reaktorius, iš darbinio skysčio (A He / Xe mišinio) prieš patenkant į turbiną temperatūra - 1500 K, konvertavimo šiluminę energiją į elektros energiją efektyvumas - 35%, radiatoriaus tipo aušintuvo - lašinamas. Masė (reaktorius, radiacinė sauga, ir konversijos sistema, bet be šaldymo spinduolis) - 6800 kg.

Kosmoso branduolinių varikliai (atominė elektrinė, atominė energija, kartu su EPS) planą naudoti:

• Kaip dalis būsimų kosminių aparatų.
• Kaip elektros šaltinių energiją intensyviai sistemų ir erdvėlaivių.
• Norėdami išspręsti pirmąsias dvi problemas transporto ir energetikos modulio užtikrinti sunkiųjų electrorocket erdvėlaiviais ir transporto priemonių pristatymą į darbo orbitą ir tolesnio ilgalaikio energijos tiekimo įranga.

Veikimo branduolinio variklio principas

Pagal vieną iš branduolių sintezės arba dėl energijos dalijimosi naudoti branduolinio kuro , kad susidarytų reaktyvinis trauka. Atskirti montavimas pulsas sprogdinimo ir skysčių tipų. Aukštakrosnės augalų skleidžia į kosmosą miniatiūrinių atominių bombų, kad detonavimo keletą metrų, sprogimas stumiama laivą į priekį. Praktiškai nėra naudojami tokie prietaisai.

Skystas varomieji varikliai, kita vertus, jau seniai sukurta ir išbandyta. Atgal į 60s, sovietiniai specialistai sukūrė veiksmingas modelis RD-0410. Šios sistemos buvo sukurtos Jungtinėse Amerikos Valstijose. Jų principas yra pagrįstas skysčio branduolinės mini reaktorių šildymo, ji paverčiama vandens garais ir sudaro Jet srautą, kuris stumia erdvėlaivių. Nors prietaisas yra vadinamas skystis, kaip darbinio skysčio, paprastai vandenilis yra naudojamas. Kitas kosmoso branduolinių sistemų tikslas - maitina elektrinis laive tinklų (įrangos) laivų ir palydovų.

Sunkusis telekomunikacijų įrenginiai pasaulinė erdvė komunikacijos

Šiuo metu darbai vyksta nuo branduolinių variklių erdvę, kuri bus naudojama sunkiųjų aparatų kosminių ryšių. RSK "Energija" buvo atliekami tyrimai ir dizaino pasaulio vietos komunikacijos sistemos yra ekonomiškai konkuruoti su pigaus mobiliojo telefono, kuris turėjo pasiekti "telefono biržoje" perkėlimas iš žemės į kosmosą.

Už jų sukūrimo prielaidos yra šios:

• beveik visiškai užpildymas geostacionariosios orbitos (GEO) palydovų veiklos ir pasyvus;
• išsekimas dažnių išteklių;
• teigiamas patirtis kuriant ir komercinio panaudojimo informacinių geostacionarieji palydovai "Yamal".

Kurdami "Yamal" platforma, nauji techniniai sprendimai buvo 95%, o tai leido tokius prietaisus, kad jie taptų konkurencingi pasaulinėje rinkoje kosmoso paslaugas.

Manoma, pakeisti modulius su technologinio ryšio įrangos maždaug kas septynerius metus. Būtų sukurti multi-3-4 sunkiųjų palydovų sistemą į geostacionarioje orbitoje su elektros energiją sunaudotą jų padidėjimas. Iš pradžių, erdvėlaiviai buvo suprojektuota saulės energijos 30-80 kW pagrindu. Kitas žingsnis bus panaudoti branduolinį varikliams 400 kW ir iki vienerių metų transporto režimu (dėl pagrindinio modulio GSO pristatymo) ir 150-180 kW ilgesnį veikimo būdas (bent jau 10-15 metų) kaip maitinimo šaltinio.

Branduoliniai varikliai antimeteoritnoy apsaugoti žemės sistemos

Baigtas RKK "Energija" 90-ųjų projekto tyrimas parodė, kad į antimeteoritnoy Žemės gynybos sistemai nuo kometų ir asteroidų atominę elektrinę ir YAERDU gali būti naudojami branduolių kūrimo:

1. Sukurti sistemą už asteroidų ir kometų, kad kirsti Žemės orbitos trajektorija stebėseną. Už tai pasiūlė surengti specialią erdvėlaivių įrengtas su optiniu ir radiolokacinę įrangą aptikti pavojingus objektus, apskaičiuojant jų trajektorijos parametrus ir pagrindinis tyrimą apie jų ypatybes. Sistema atominės erdvė variklis su dviem režimais termoelektroniniu NPI talpa 150 kW, gali būti įtraukti. Jos gyvenimas turėtų būti ne mažiau kaip 10 metų.
2. Testai poveikį (termobranduolinė sprogimas įrenginyje), kad sąvartyno saugaus asteroidas. YAERDU galia pristatymo bandymo aparatūros į asteroidą-daugiakampio priklauso nuo pristatyto naudingosios apkrovos (150-500 kW) masės.
3. Pristatymas standartinio poveikio priemones (Interceptor bendra masė 15-50 t) už artėja prie pavojingų objektų pasaulyje. Reikalauti branduolinę reaktyvinio variklio galia 1-10 MW pristatymą į pavojingų asteroidų termobranduolinės mokestį, kurio paviršius sprogimas Dėl reaktyvinio asteroidų medžiagos, galinčios jį atmesti iš pavojingas kelias.

Pristatymas mokslinių tyrimų įrangos kosmose

Pristatymas mokslinės įrangos į kosminių objektų (tolimų planetų, periodinių kometų, asteroidų), gali būti atliekami su kosminių LRE etapais naudojimui. Panaudoti branduolinį variklius kosminėms transporto priemonėms tikslinga, kai įdėti į užduočių produkcijos orbita yra dangaus kūnas iš palydovo, tiesioginis kontaktas su dangaus kūnas, medžiagos bandinių ir kitų mokslinių tyrimų, reikalaujančių masė padidėjo tyrinėjimų kompleksas, iš iškrovimo ir kilimo etapus įtraukti pasirinkimo.

parametrai varikliai

Branduolinė variklis erdvėlaiviams tyrimų kompleksas bus išplėsti "Langas pradžia" (dėl kontroliuojamo išleidimo iš darbo greitis kūno), kuris supaprastina planavimą ir sumažina projekto išlaidų. Tyrimai atliekami RSC "Energia", parodė, kad YAERDU 150 kW iki trejų metų yra perspektyvi priemonė pristatymo modulių kosmoso asteroidų juostos.

Tuo pačiu metu dėl mokslinių tyrimų padalinio į tolimas planetas Saulės sistemos orbitoje pristatymo reikia išteklių padidėjimas, branduolinio įrenginio iki 5-7 metų. Jis įrodė, kad YAERDU kompleksas su apie 1 MW galios, kaip tyrimo dalyje leis erdvėlaiviai pagreitinto pristatymas 5-7 metų orbita dirbtinis palydovinės tolimiausius planetos, planetų Rovers dėl gamtinių palydovų šių planetų paviršių ir pristatymas pirmame Žemę su kometų, asteroidų, gyvsidabrio ir Jupiterio ir Saturno palydovai.

Daugkartiniai keltuvas (MB)

Vienas iš svarbiausių būdų, kaip pagerinti transporto operacijų efektyvumas erdvėje yra daugkartinio naudojimo elementai transporto sistemą. Branduolinė variklis erdvėlaiviams galia ne mažesnė kaip 500 kW leidžia jums sukurti daugkartinio naudojimo pakulos ir taip žymiai pagerinti kelių pakopų kosminio transporto sistemos efektyvumą. Ypač naudinga tokiam programoje sistema suteikia didelę metinę krovinių srautą. Pavyzdžiu galėtų būti Mėnulio tyrinėjimo su kūrimo ir priežiūros pilotuojamą bazę programa nuolat didėja ir eksperimentinės technologinės ir pramoninės kompleksai.

Apyvartos apskaičiavimas

Pasak dizaino studijų RSK "Energia", iš bazės statybos Mėnulyje turėtų būti pristatytas modulius sveria apie 10 tonų, iš Mėnulio Orbita -. 30 m Bendras krovinius iš Žemės į pilotuojamą Mėnulio bazės statybos ir aplankė mėnulio kosminė stotis yra maždaug 700-800 tonų ir metinis krovinių eismo operacijai ir plėtros bazę - 400-500 m.

Tačiau branduolinės variklio principas neleidžia krovininis greitai skirstytis. Dėl ilgą laiką transporto ir todėl daug laiko ieškant naudingieji radiacijos diržus dar ne viskas krovinių gali būti pristatomi naudojant vilkikus su branduolinio variklio. Todėl, krovinių, kurie gali būti teikiama remiantis YAERDU apskaičiuota tik 100-300 tonų / metus.

ekonominis efektyvumas

Kaip ekonominio efektyvumo, inter-Orbita transporto sistemos kriterijų patartina naudoti vieneto sąnaudų transporto vienetui masės naudingoji apkrova (ŠESD) kiekį vertę nuo žemės paviršiaus į tikslinę orbitą. RSK "Energija" ekonominė ir matematinis modelis, kuriame atsižvelgiama į pagrindinius komponentus transporto sistemos kaina buvo sukurta:

• sukūrimas ir panaikinimas orbita vilkikų vienetų;
• dėl eksploatuoti branduolinės energetikos objektą pirkimą;
• veiklos išlaidos, taip pat MTTP ir galimas kapitalo išlaidų sąnaudas.

Sąnaudų parametrai priklauso nuo optimalių parametrų MB. Naudojant šį modelį buvo tiriama lyginamąją ekonominį efektyvumą daugkartinio vilkiko remiantis YAERDU galia apie 1 mW ir disponuojamųjų vilkikas nuo pažangių skystu pagrindu raketų variklio programoje užtikrinti pristatymą į Žemę Mėnulio orbitos aukštį 100 km keliamoji bendra masė 100 tonų / metus. Kai naudojant tą patį stiprintuvą Keliamoji galia vienodą pareigą "Proton-M" ir dvuhpuskovoy grandinės konstrukcija transporto sistemos konkrečių laivybos išlaidų vienetui masės naudingoji apkrova naudojant vilkikas dėl branduolinės variklio pagrindu bus tris kartus mažesnės nei naudojant disponuojamos remiantis vilkikų su skystu raketų variklių tipo MM-3.

išvada

Efektyvus branduolinės jėgainės kosmoso prisideda prie aplinkosaugos problemų žemėje, žmogaus į Marsą skrydžio tirpalu, sukurti bevielio energijos perdavimo erdvėje sistemą, iš padidinto saugumo laidojimo įgyvendinimas kosmoso labai pavojingų radioaktyviųjų atliekų žemės branduolinės energijos, kad pilotuojamą Mėnulio bazės sukūrimas ir komercinė plėtra Mėnulį, siekiant užtikrinti apsaugoti žemę nuo asteroidų ir kometos pavojų.