Ядрените двигатели за космически кораби

Русия беше и все още е лидер в областта на ядрената енергия пространство.Опит в проектирането, изграждането, въвеждането в експлоатация и експлоатацията на космически кораб, оборудван с източници атомните електроцентрали са организации като RSC "Енергетика" и "Роскосмос".Nuclear двигателя позволява експлоатацията на въздухоплавателно средство в продължение на много години, многократно увеличаване на тяхната практическа годност.

историческа хроника

използване на ядрената енергия в пространството вече не е научна фантастика през 70-те години на миналия век.Първите ядрени двигатели 1970-1988 бяха стартирани в космоса и успешно използвани за космически летателни апарати (SC) наблюдение на "US-A".Те са използвали система с термоелектрически атомна електроцентрала (АЕЦ) "Бук" електрическа енергия от 3 кВт.

През 1987-1988 две устройства "Плазма-А" с катод NPS "Топаз" 5 кВт е полет тестване пространство, по време на която за първи път е направена за захранване електрическо задвижване (ERE) от източника

на ядрената енергия.

Комплекс от наземни изпитания на ядрена енергия катод ядрена инсталация "Енисей" 5 кВт.Въз основа на тези технологии, изготвени катод NPS мощност от 25-100 кВт.

MB "Херкулес»

RSC "Енергетика" през 70-те започнаха научните и практически изследвания, чиято цел е да се създаде мощна ядрена пространство задвижване за орбитална трансфер влекач (MB) "Херкулес".Работата стигна до създаването на много години от ядрената електрическо задвижване (YAERDU) с катод NPS мощност от няколко - стокиловат и електрическо задвижване единична мощност на десетки или стотици киловати.

проектни параметри MB "Hercules":

  • полезна електрическа енергия NPS - 550 кВт;
  • специфичен импулс electrojet двигателни системи - 30 км / S;
  • заби двигателни системи electrojet - 26 H;
  • двигателни системи ресурс electrojet и NPS - 16000 часа;
  • работен орган electrojet двигателни системи - ксенонови;
  • тегло (суха) влекач - 14,5-15,7 т, включително атомни единици -. 6.9 m

съвременно

В XXI век е време да създадете нова ядрена двигател за пространство.През октомври 2009 г. на заседание на президентската комисия за модернизация и технологично развитие на икономиката на Русия е бил одобрен на Русия нов проект "Създаване на транспорта и енергетиката модул с помощта на инсталационния ядрена енергия на мегават час."Head разработчик са: растителна

  • реактор - АД "NIKIET".
  • ядрена електроцентрала с газова турбина схема преобразуване на енергията, electrojet задвижващи системи, основаващи се на йонна електрическо задвижване и YAERDU като цяло - SRC "Research Center.Келдиш ", която също е отговорен за организирането на програмата за развитие на транспортната и енергийната модул (TEM) като цяло.
  • RSC "Енергетика" като главен дизайнер коаксиалната ТЕМ трябва да разработи автоматична машина с този модул.

Характеристики на новата инсталация

нова ядрена двигател за площи Русия планира да започне търговска експлоатация през следващите няколко години.Прогнозираните характеристики на газова турбина YAERDU следното.Реакторът се използва газ се охлажда бързо реактор, температурата на работния флуид (смес от Той / Хе) преди турбината - 1,500 K, ефективността на преобразуване на топлинна енергия в електрическа енергия - 35%, вида на радиатора - капка.Тегло блок (реактор, радиационната защита и система за преобразуване, но без радиатора) - 6 800 кг.

космически ядрени двигатели (НОБ, НТИ, заедно с EPS) планират да използват:

  • Като част от бъдещите космически апарати.
  • като източник на електроенергия за енергоемки системи и космически кораби.
  • За решаването на първите две проблемите в транспортния и енергийния модулите за да се гарантира предоставянето на тежки electrorocket космически кораби и превозни средства за работна орбита и допълнителна енергия в дългосрочен план доставката на оборудването.

Принципът на ядрената двигателя

основава или на ядрен синтез или разпад на енергия за използването на ядрено гориво за генериране на реактивна тяга.Има монтаж на пулса спукване флуидни видове.Explosive инсталация отделя в космоса миниатюрна атомна бомба, че детониращи на няколко метра, взривът избута кораба напред.На практика не се използват такива устройства.

Liquid двигатели, от друга страна, отдавна са разработени и тествани.Обратно в 60-те години, съветските специалисти са разработили работещ модел RD-0410.Подобни системи са разработени в Съединените щати.Техният принцип се основава на нагряване на течност ядрен реактор мини-, тя се превръща в пара и образува струя поток, който избутва кораба.Въпреки, че устройството се нарича течност като работен флуид, обикновено се използва водород.Друга цел на космическите системи ядрени - захранва електрически бордовата мрежа (единици) кораби и сателити.

Тежки телекомуникациите глобалното пространство комуникационни устройства

В момента се работи по ядрени двигатели за пространство, което ще се използват в тежки апарати космос.RSC "Energia" бяха извършени изследвания и разработване на проекти на световната космическа съобщението икономически конкурентноспособна с евтин мобилен телефон, който е трябвало да се постигне трансфер на "телефонна централа" от Земята в Космоса.

предпоставки за създаването им са:

  • почти пълното запълване на геостационарната орбита (GEO) сателити операционната и пасивна;
  • изчерпване на честотните ресурси;
  • положителен опит в създаването и използването на информация от търговските геостационарни спътника "Ямал".

При създаването на платформата "Ямалския" нови технически решения, е 95%, което даде възможност на такива устройства, за да станат конкурентоспособни на световния пазар пространство.

очаква смяна на модули с технологично оборудване за комуникация приблизително на всеки седем години.Това ще създаде система от 3-4 тежки многоцелеви спътници в геостационарна орбита с увеличение на потреблението на електрическа енергия.Първоначално предназначени за SC-базирани слънчевата енергия 30-80 кВт.В следващия етап като източник на електрическа енергия се планира да използва ядрени двигатели 400 кВт с до една година в режим на транспорта (за доставка на основния модул GSO) и 150-180 кВт при непрекъсната работа (най-малко 10-15 години).

ядрена система за задвижване antimeteoritnoy защити Земята

Завършен RSC "Енергетика" в края на 90-проектни проучвания са показали, че при създаването на antimeteoritnoy система Земята отбраната от ядрата на комети и астероиди атомна електроцентрала и YAERDU може да се използва за:

  1. създава система за контрол на траекториите на астероиди и комети, които пресичат орбитата на Земята.За да направите това, поставете предложен специален космически кораб, оборудван с оптично и радарно оборудване за откриване на опасни предмети, изчисляване на параметрите на техните първични изследователски траектории и техните характеристики.Системата може да се управлява пространството ядрен двигател с два NPU катод капацитет от 150 кВт.Нейните ресурси трябва да бъде най-малко 10 години.
  2. Тестовете на въздействие (експлозия на термоядрена устройство) на депото безопасна астероида.Мощност YAERDU да достави на теста на астероид-полигона зависи от масата на полезния товар доставени (150-500 кВт).
  3. изпращане на персонала средства (прехващач общо тегло 15-50 тона), за да се обърне опасни обекти на Земята.Това ще отнеме ядрена ракета обем на двигателя от 1-10 MW за доставка до опасните астероиди термоядрени такса, повърхността на които експлозия поради джет материал може да отклони астероид от своя опасен път.

доставка оборудване изследвания в дълбокия космос

Доставка на научна апаратура за космически обекти (далечни планети, периодични комети, астероиди) може да се извършва с използването на базирани в космоса етапи LRE.Използвайте ядрени двигатели за космически летателни е целесъобразно, когато за задача да постигне орбита спътник небесно тяло, директен контакт с небесно тяло, вземане на проби материали, както и други изследвания, изискващи масово увеличение изследвания комплекс, включването на кацане и излитане етапи.

параметрите на двигателя

ядрени двигатели за космически кораби ще се разшири изследователския комплекс "прозорец старт" (поради контролирана скорост на потока на работния флуид), което улеснява планирането и намалява стойността на проекта.Проучвания, проведени от RSC "Energia", показват, че YAERDU 150 кВт с до три години е обещаващо средство за предоставяне на космически модули в астероидния пояс.

В същото време изследването обслужване в орбита външни планети на Слънчевата система изисква увеличаване на ресурсите, ядрена инсталация, до 5-7 години.Доказано е, че комплекс YAERDU капацитет от около 1 MW, като част от изследователски космически кораб ще осигури бързи експедиране в продължение на 5-7 години, за да обикалят спътници най-далечните планети, планетарни Роувърс до повърхността на тези планети, естествени спътници и земята доставка на Земята с комети, астероиди и Mercuryлуните на Юпитер и Сатурн.

многократна употреба повдигане (MB)

Един от най-важните начини за подобряване на ефективността на транспортните операции в космоса е за многократна употреба елементи на транспортната система.Ядрените двигатели за космически кораби мощност от поне 500 кВт Ви дава възможност да се създаде за многократна употреба кълчища и по този начин значително се подобри ефективността на многоредовата пространство транспортна система.Особено полезни за такава система в програмата предоставя голям годишен трафик на товари.Един пример ще бъде програма на лунната проучване със създаването и поддържането на постоянно увеличаване на обитаема база и експериментални технологични и промишлени комплекси.

изчисляване на оборота

Според проучвания дизайн RSC "Energia", изграждането на база на Луната трябва да бъдат доставени модули с тегло около 10 тона до орбитата на Луната -. До 30 тона Общият товар от Земята в изграждането на пилотирано лунна база и посети лунна орбитална станцияоценява на 700-800 тона, както и годишен товарен трафик за функционирането и развитието на база -. 400-500 m

Въпреки това, принципът на работа на ядрената двигателя товарен кораб не позволява да се разпръсне достатъчно бързо.Благодарение на дългия път на транспорта и следователно значително време намирането на полезния товар в радиационните пояси на Земята за това, не всички стоки могат да бъдат доставени с помощта на влекачи с ядрена двигателя.Поради това потоци, които могат да бъдат предоставени на базата на YAERDU оценява само 100-300 тона / година.

икономическа ефективност като критерий за икономическата ефективност транспортна система между орбита е препоръчително да се използва стойността на производствените разходи за единица транспортна единица маса на полезния товар (ПГ) от повърхността на Земята върху целевата орбита.RSC "Energia" е разработена икономическа и математически модел, който да отчита основните компоненти на разходите в системата на транспорта:

  • за създаване и вмъкване орбита модули влекач;
  • за закупуване на експлоатация на ядреното съоръжение;
  • оперативни разходи, както и разходите за научноизследователска и развойна дейност и капиталови разходи е възможно.Показатели

разходите зависят от оптималните параметри на MB.Използването на този модел е бил разследван от сравнителната ефективност на разходите за използването на многократна употреба влекач базирани YAERDU капацитет от около 1 MW и единствена влекач въз основа на перспективни течни ракетни двигатели в една програма, за да се гарантира предоставянето на Земята до Луната орбита на височина от 100 км общо тегло полезен товар от 100 тона / годишно.Ако използвате една и съща ракета-носител с товароподемност равна на товароподемност "Протон-М" и dvuhpuskovoy вериги на транспортната система на разходи за единица доставяне на единица маса на полезния товар с помощта на влекач на базата на ядрен двигател ще бъде три пъти по-ниска, отколкото чрез еднократна употребавлекачи на базата на течни ракетни двигатели с DM-3.

Заключение

ефективни ядрени двигатели за пространство допринася за решаването на екологичните проблеми на Земята, човешки полет до Марс, създаване на система за безжично предаване на енергия в пространството, прилагането на по-голяма сигурност, заравяне в космоса, са особено опасни радиоактивни отпадъци земята на ядрената енергия, създаването на пилотиран лунна база и плотиндустриалното развитие на Луната, за защита на Земята от астероид и комета опасност.