Rusland var og stadig er førende på området for magt nuklear plads.Erfaring inden for design, opførelse, ibrugtagning og drift af rumfartøjer udstyret med strømkilder nukleare er organisationer som RSC "Energi" og "Roskosmos".Nuklear motor gør det muligt at betjene flyet i mange år, gentagne gange at øge deres praktiske egnethed.
historisk krønike
anvendelse af kernekraft i rummet er ikke længere science fiction tilbage i 70'erne i sidste århundrede.De første nukleare motorer i 1970-1988 blev sendt ud i rummet og med held brugt på rumfartøjer (SC) observation af "US-A".De brugte et system med termoelektrisk atomkraftværk (NPP) "Buk" el på 3 kW.
I 1987-1988 to enheder "Plasma-A" med thermionic NPS "Topaz" 5 kW har været flyvning-test rum, hvor den første blev lavet magten elektrisk fremdrift (ERE) fra atomkraft kilde.
Et kompleks af jorden test af atomkraft thermionic nukleart anlæg "Jenisej" 5 kW.Baseret på disse teknologier udarbejdet thermionic NPS effekt på 25-100 kW.
MB "Hercules»
RSC "Energi" i 70'erne begyndte de videnskabelige og praktiske undersøgelser, som har til formål var at skabe en stærk nuklear fremdrift plads til orbital overførsel slæbebåd (MB) "Hercules".Arbejdet førte til grundlaget for mange år af den nukleare elektrisk fremdrift (YAERDU) med thermionic NPS magt flere - hundrede kilowatt og elektrisk fremdrift enhed kapacitet snesevis eller hundredvis af kilowatt.
designparametre MB "Hercules»:
- nyttig elektrisk strøm NPS - 550 kW;
- specifik impuls electrojet fremdrivningssystemer - 30 km / s;
- stak electrojet fremdrivningssystemer - 26 H;
- ressource electrojet fremdriftssystemer og NPS - 16.000 timer;
- arbejder krop electrojet fremdrivningssystemer - Xenon;
- vægt (tør) slæbebåd - 14,5-15,7 tons, herunder nuklear kraftenheder -. 6.9 m
Contemporary
I det XXI århundrede er det tid til at skabe en ny nuklear motor til rummet.I oktober 2009, har på et møde i præsidentens kommission til modernisering og teknologisk udvikling af Ruslands økonomi blevet godkendt Ruslands nye projekt "Etablering af transport og energi modul ved hjælp af en atomkraft installation af megawatt-klassen."Hoved-udvikler er:
- reaktor plante - JSC "NIKIET".
- Atomkraft anlæg med gasturbine magt konvertering kredsløb, electrojet fremdrivningssystemer baseret på ion-elektrisk fremdrift og YAERDU generelt - SRC "Research Center.Keldysh ", som også er ansvarlig for at tilrettelægge programmet for udvikling af transport og energi modul (TEM) som helhed.
- RSC "Energi" som chefdesigner TEM bør udvikle en automatisk maskine med dette modul.
Karakteristik af den nye installation
ny nuklear motor til rummet Rusland har planer om at starte kommerciel drift i de kommende år.Forventede karakteristika gasturbinen YAERDU følgende.Reaktoren anvendes gaskølet hurtig reaktor, temperaturen af arbejdsfluidet (en blanding af He / Xe) før turbinen - 1500 K, effektivitet omdannelse af varme til elektrisk energi - 35%, typen af køleren-radiator - drop.Vægtenhed (reaktor, strålingsbeskyttelse og konvertering system, men uden køleren-køleren) - 6 800 kg.
Space nukleare motorer (NPU, NPI, sammen med EPS) planlægger at bruge:
- Som en del af de fremtidige rumfartøjer.
- som kilde til elektricitet for energiintensive systemer og rumfartøjer.
- For at løse de to første problemer i transport- og energisektoren moduler for at sikre levering af tunge electrorocket rumskibe og køretøjer på arbejdsmiljøet kredsløb og yderligere langsigtet energiforsyning af udstyret.
Princippet om nuklear motor
baseret på enten kernefusion eller fissionsenergi om brugen af nukleart brændsel til at generere reaktiv fremdrift.Der er installation af puls-burst og væsketyper.Eksplosiv installation udsender i rummet miniature atombombe at detonere et par meter væk, eksplosionen skubbede skibet fremad.I praksis er sådanne anordninger ikke anvendes.
Flydende motorer, på den anden side, har længe været udviklet og testet.Tilbage i 60'erne, har sovjetiske specialister udviklet en brugbar model RD-0410.Lignende systemer er blevet udviklet i USA.Deres princip er baseret på opvarmning af væsken nukleare mini-reaktoren, omdannes det til damp og danner en jetstrøm, som skubber rumfartøjer.Selvom indretningen kaldes en væske som arbejdsfluidet, typisk ved anvendelse af hydrogen.Et andet formål med de nukleare systemer plads - drevne el ombord netværk (enheder) skibe og satellitter.
Heavy telekommunikation global plads kommunikationsenheder
I øjeblikket arbejdes der på nukleare motorer til plads, der vil blive anvendt i tunge apparater rum-kommunikation.RSC "Energia" blev gennemført forsknings- og udviklingsprojekt af den globale rum kommunikation økonomisk konkurrencedygtige med billige mobiltelefon, der skulle opnå overførsel af "telefoncentral" fra Jorden i rummet.
forudsætninger for deres oprettelse er:
- næsten fuldstændig fyldning af geostationære bane (GEO) satellitter drifts- og passiv;
- konsumption af frekvensressourcer;
- positive erfaringer i oprettelse og anvendelse af oplysninger af kommercielle geostationære satellitter "Yamal".
Ved oprettelse platform "Yamal" nye tekniske løsninger var 95%, som gjorde det muligt sådanne anordninger til at blive konkurrencedygtige på det globale marked rummet.
forventede udskiftning af moduler med teknologisk kommunikationsudstyr ca. hvert syvende år.Dette ville skabe et system af 3-4 tunge multipurpose satellitter i geostationær bane med en stigning i forbruget af el.Oprindeligt designet SC-baserede solenergi 30-80 kW.I den næste fase som den elektriske energikilde er planlagt til at bruge nukleare motorer 400 kW med op til et år i transportform (til levering af basismodulet GSO) og 150-180 kW i kontinuerlig drift (mindst 10-15 år).
nukleare fremdriftssystem antimeteoritnoy beskytte Jorden
Afsluttet RSC "Energi" i slutningen af 90'erne design undersøgelser har vist, at i skabelsen af antimeteoritnoy forsvar Jordens system fra kerner af kometer og asteroider atomkraftværk og YAERDU kan bruges til:
- etablere et overvågningssystem af baner af asteroider og kometer, der krydser Jordens bane.For at gøre dette, skal du placere den foreslåede særlige rumfartøj, der er udstyret med optisk og radarudstyr til detektering farlige genstande, beregne parametrene for deres primære forskning baner og deres karakteristika.Systemet kan betjenes plads nuklear motor med to-NPU thermionic kapacitet på 150 kW.Dens ressourcer skal være mindst 10 år.
- Test af virkningen (eksplosion af en termonuklear enhed) til deponering sikker asteroide.Power YAERDU at levere test enheden til asteroide-polygon afhænger af massen af nyttelasten leverede (150-500 kW).
- afsendelse personale midlerne (interceptor samlet vægt på 15-50 tons) for at nærme Jordens farlige objekter.Det vil tage en nuklear raketmotor kapacitet på 1-10 MW til levering til de farlige asteroider termonukleare afgift, hvis overflade en eksplosion på grund af jet materialet kan aflede en asteroide fra dets farlig vej.
levering udstyr forskning i dybe rum
Levering af videnskabeligt udstyr til rumgenstande (fjerne planeter, periodiske kometer, asteroider) kan udføres med brug af rumbaserede LRE etaper.Brug nukleare motorer til rumfartøjer er hensigtsmæssigt, når opgaven at nå kredsløb satellit himmellegeme, direkte kontakt med et himmellegeme, prøveudtagning materialer, og anden forskning, der kræver masseforøgelse forskning kompleks, inddragelse af landing og take-off etaper.
motorparametre
nukleare motorer til rumskibe vil udvide forskningen komplekse "vindue start" (på grund af en kontrolleret flow af arbejdsfluidet), hvilket forenkler planlægning og reducerer omkostningerne ved projektet.Undersøgelser udført af RSC "Energia", viste, at YAERDU 150 kW med op til tre år er en lovende middel til at levere plads moduler i asteroidebæltet.
Samtidig tjeneste forskning i kredsløb ydre planeter i solsystemet kræver en stigning i ressourcerne, et nukleart anlæg, op til 5-7 år.Det er bevist, at komplekse YAERDU kapacitet på omkring 1 MW som en del af et forskningsprojekt rumfartøj vil give Fremskyndet Fragt i 5-7 år om at kredse satellitter de fjerneste planeter, planetariske rovere på overfladen af disse planeter, naturlige satellitter og jord forsendelse på Jorden med kometer, asteroider, og MerkurJupiters måner og Saturn.
genbruges lift (MB)
En af de vigtigste måder at forbedre effektiviteten af transporter i rummet er genanvendelige elementer i transportsystemet.Nukleare motorer til rumskibe kapacitet på mindst 500 kW kan du oprette en genbrugelig blår og dermed væsentligt forbedre effektiviteten af multi-tier plads transportsystem.Især nyttigt for et sådant system i programmet giver en stor årlig godstrafikken.Et eksempel kunne være et program for månens udforskning med oprettelse og vedligeholdelse af konstant stigende den beboelige base og eksperimentelle teknologiske og industrielle komplekser.Den samlede last fra Jorden op til 30 tons i opbygningen af en bemandet månens base og besøgte månens orbital station -
beregning af omsætning
Ifølge designstudier RSC "Energia", opførelsen af basen på Månen skal leveres moduler vejer omkring 10 tons om at kredse om Månen.anslået til 700-800 tons, og en årlig godstrafik for drift og udvikling af base -. 400-500 m
dog ikke princippet om drift af nukleare motorens fragtskib ikke tillade at sprede hurtigt nok.På grund af den lange transporttid og derfor lang tid at finde nyttelasten i Jordens stråling bælter, ikke alle varer kan leveres ved hjælp af slæbebåde med en nuklear motor.Derfor flyder der kan gives baseret på YAERDU skønnes kun 100-300 tons / år.
Økonomisk effektivitet som et kriterium af økonomisk effektivitet inter-orbit transportsystem er det tilrådeligt at bruge værdien af enhedsomkostningerne for transport pr masseenhed af nyttelasten (GHG) emissioner fra jordens overflade på målet kredsløb.RSC "Energia" er blevet udviklet økonomisk og matematisk model, der tager hensyn til de vigtigste komponenter i omkostningerne i transportsystemet:
- at skabe og kredsløb indsættelse moduler slæbebåd;
- at købe driver et nukleart anlæg;
- driftsomkostninger samt omkostninger til forskning og udvikling og kapitalomkostninger muligt.
Omkostninger indikatorer afhænger af de optimale parametre for MB.Ved hjælp af denne model det blev undersøgt ved den sammenlignende omkostningseffektiviteten af brugen af genanvendelige slæbebåd baseret YAERDU kapacitet på omkring 1 MW og enkelt slæbebåd på grundlag af lovende raketmotorer til flydende brændstof i et program for at sikre leveringen af Jorden til Månen bane højde af 100 km i alt nyttelast vægt på 100 tons / år.Hvis du bruger den samme luftfartsselskab raket lastekapacitet svarende til løftekapacitet "Proton-M" og dvuhpuskovoy kredsløb af transportsystemet af enhedsomkostningerne for at levere en masseenhed af nyttelasten ved hjælp af en slæbebåd på grundlag af den nukleare motor ville være tre gange lavere end at bruge engangsbugserbåde på grundlag af raketmotorer til flydende brændstof med DM-3.
Konklusion
effektiv nuklear fremdrift for plads bidrager til løsningen af miljøproblemer af Jorden, menneskelig flyvning til Mars, at skabe et system med trådløs transmission af energi i rummet, gennemførelse af forbedret sikkerhed nedgravning i rummet yderst farligt radioaktivt affald jorden af atomenergi, oprettelse af en bemandet månens bund og topindustriel udvikling af månen, beskyttelse af Jorden fra asteroiden og komet fare.
