Nuclear Motoren für Raumschiffe

Russland war und ist der Marktführer im Bereich der nuklearen Weltraummacht.Erfahrung in der Planung, den Bau, Inbetriebnahme und Betrieb von Raumfahrzeugen mit Kernkraftquellen ausgestattet sind Organisationen wie der RSC "Energie" und "Roskosmos".Nuclear Engine ermöglicht es, das Flugzeug für viele Jahre zu arbeiten, ihre Praxistauglichkeit immer wieder zu.

historischen Chronik

Nutzung der Kernenergie im Raum ist keine Science Fiction mehr in den 70er Jahren des letzten Jahrhunderts.Die ersten Kerntriebwerke in 1970-1988 wurden in den Weltraum gestartet und erfolgreich auf Raumfahrzeugen (SC) Beobachtung der "US-A" verwendet.Sie verwendeten ein System mit thermoelektrischen Kernkraftwerk (KKW) "Buk" elektrischen Leistung von 3 kW.

In 1987-1988 beiden Geräte "Plasma-A" mit thermionischen NPS "Topaz" 5 kW hat Flugerprobung Raum, während der das erste war die Macht Elektroantrieb (ERE) aus dem Kernkraftquelle gemacht.

Ein Komplex von Bodentests der Atomkraft thermionische Kernanlage "Jenissej" 5 kW.Auf der Grundlage dieser Technologien erarbeitet thermionische NPS Leistung von 25 bis 100 kW.

MB "Hercules»

RSC "Energie" in den 70er Jahren begann die wissenschaftliche und praktische Untersuchungen, deren Zweck es war, einen mächtigen Kernraumfahrtantriebe für Orbittransfer-Schlepper (MB) zu erstellen "Hercules".Die Arbeit führte zur Gründung viele Jahre des nuklearen Elektroantrieb (YAERDU) mit thermionischen NPS Leistung von mehreren - hundert Kilowatt und elektrische Antriebseinheit Kapazität von zehn oder hundert Kilowatt.

Designparameter MB "Hercules»:

nützliche elektrische Energie NPS - 550 kW;
spezifischen Impuls Electrojet Antriebssysteme - 30 km / s;
stieß Electrojet Antriebssysteme - 26 H;
Ressourcen Electrojet Antriebssysteme und NPS - 16.000 Stunden;
Arbeitskörper Electrojet Antriebssysteme - Xenon;
Gewicht (trocken) tug - 14,5-15,7 Tonnen, einschließlich Kernkraftwerke -. 6,9 m

Zeitgenössische

In der XXI Jahrhunderts ist es Zeit, ein neues Kernmotor für Raum zu schaffen.Im Oktober 2009 bei einem Treffen der präsidialen Kommission für Modernisierung und technologische Entwicklung der russischen Wirtschaft hat sich Russlands neue Projekt "Schaffung von Verkehrs- und Energiemodul mit Hilfe eines Kernkraft Installation der Megawatt-Klasse." GenehmigtChefentwickler sind:

Reaktoranlage - JSC "NIKIET".
Kernkraftwerk mit Gasturbine Leistungsumwandlungsschaltung, Electrojet Antriebssysteme auf Basis von Ionenelektroantrieb und YAERDU im Allgemeinen - SRC "Research Center.Keldysh ", die auch für die Organisation des Programms der Entwicklung der Verkehrs- und Energiemodul (TEM) als Ganzes verantwortlich ist.
RSC "Energie" als Chefdesigner TEM sollte eine automatische Maschine mit diesem Modul zu entwickeln.

Merkmale der neuen Anlage

neuen Kerntriebwerk für Raum Russland plant den kommerziellen Betrieb in den nächsten Jahren zu starten.Projiziert Eigenschaften der Gasturbinen YAERDU folgenden.Reaktor verwendet gasgekühlten schnellen Reaktors, die Temperatur der Arbeitsflüssigkeit (ein Gemisch aus He / Xe) vor der Turbine - Um 1500 die Effizienz der Umwandlung von Wärme in elektrische Energie - 35%, der Kühlertyp Heizkörper - Tropfen.Gewichtseinheit (Reaktor, Strahlenschutz und Umwandlungssystems, jedoch ohne den Kühler-Heizkörper) - 6 800 kg.

Raum Kernmotoren (NPU, NPI, zusammen mit EPS) verwenden wollen:

Im Rahmen der künftigen Raumfahrzeugen.
als Elektrizitätsquelle für energieintensiver Systeme und Raumfahrzeuge.
auf die ersten beiden Probleme in den Bereichen Verkehr und Energie-Module zu lösen, um die Lieferung von schweren electrorocket Raumschiffe und Fahrzeuge auf dem Arbeitsumlaufbahn und weitere langfristige Energieversorgung der Geräte zu gewährleisten.

Das Prinzip der Kernmotor

entweder auf Kernfusion und Kernspaltung Energie über den Einsatz von Kernbrennstoff zur Erzeugung von Blind Schub.Es gibt die Installation von puls Burst und Flüssigkeitstypen.Explosive Installation strahlt in den Weltraum Mini Atombombe, die sich nur wenige Meter entfernt Knall, schob die Explosion das Schiff nach vorne.In der Praxis sind solche Vorrichtungen nicht verwendet.

Flüssig-Antriebsmotoren, auf der anderen Seite, ist seit langem entwickelt und getestet.Zurück in den 60er Jahren haben sowjetische Spezialisten ein praktikables Modell RD-0410 entwickelt.Ähnliche Systeme sind in den Vereinigten Staaten entwickelt.Ihr Prinzip beruht auf der Erwärmung des flüssigen Kernminireaktor basiert, wird es in Dampf umgewandelt und bildet einen Strahlstrom, mit dem die Sonde schiebt.Obwohl die Vorrichtung eine Flüssigkeit genannt als das Arbeitsfluid, typischerweise unter Verwendung von Wasserstoff.Ein weiterer Zweck der Kernraumfahrtsysteme - angetriebenes elektrisches Bordnetz (Einheiten) Schiffe und Satelliten.

Schwertelekommunikations globalen Raum Kommunikationsgeräte

Im Moment wird daran gearbeitet über die Kerntriebwerke für Raum, der in schweren Gerät Raumkommunikation verwendet wird.RSC "Energia" wurden Forschungs- und Entwicklungsprojekt der Weltraumkommunikation mit billigen Handy wirtschaftlich konkurrenzfähig, die angeblich um die Übertragung der "Telefonzentrale" von der Erde in den Weltraum zu erreichen durchgeführt.

Voraussetzungen für ihre Entstehung sind:

nahezu vollständige Füllung der geostationären Umlaufbahn (GEO) Satelliten, den Betrieb und passive;
Erschöpfung der Frequenzressourcen;
positive Erfahrung in der Erstellung und Verwendung von Informationen von kommerziellen geostationären Satelliten "Yamal".

Beim Erstellen Plattform neue technische Lösungen "Yamal" betrug 95%, die solche Geräte aktivieren, auf dem globalen Markt Raum wettbewerbsfähig zu werden.

erwarteten Austausch von Modulen mit der technologischen Kommunikationsausrüstung ungefähr alle sieben Jahre.Dies würde ein System von 3-4 schweren Mehrzwecksatelliten im geostationären Orbit mit einer Zunahme der Verbrauch an elektrischer Energie zu schaffen.Ursprünglich entworfen, die SC-basierten Solarkraft 30-80 kW.In der nächsten Stufe, wie die elektrische Energiequelle ist geplant, Kernmotoren mit bis zu einem Jahr in der Transportmodus verwenden 400 kW (für die Lieferung von Basismodul GSO) und 150 bis 180 kW im Dauerbetrieb (mindestens 10-15 Jahre).

Kernantriebssystem antimeteoritnoy Schützen Sie die Erde

Abgeschlossene RSC "Energie" in den späten 90er Jahren Design-Studien haben gezeigt, dass bei der Schaffung von antimeteoritnoy Erde Abwehrsystem aus den Kernen von Kometen und Asteroiden Kernkraftwerk und YAERDU können verwendet werden:

etablieren ein Überwachungssystem der Flugbahnen von Asteroiden und Kometen, die Umlaufbahn der Erde kreuzen.Um dies zu tun, legen Sie die vorgeschlagenen besonderen Raumfahrzeuge, mit optischer und Radargerät zur Erfassung von gefährlichen Gegenständen, die Berechnung der Parameter ihrer Forschungsprimärbahnen und deren Eigenschaften.Das System kann betrieben werden Raum Kerntriebwerk mit zwei NPU thermische Leistung von 150 kW.Seine Ressourcen muss mindestens 10 Jahre sein.
Prüfungen der Auswirkungen (Explosion eines thermonuklearen Gerät) auf die Deponie sicher Asteroiden.Strom YAERDU um das Testgerät auf den Asteroiden-Polygon zu liefern, hängt von der Masse des gelieferten Nutzlast (150 bis 500 kW).
Versendung Mitarbeiter die Mittel (Abfangjäger Gesamtgewicht von 15-50 Tonnen) auf die Erde gefährlichen Gegenständen zu nähern.Es wird eine Kernraketentrieb Kapazität von 1-10 MW zur Lieferung an die gefährlichen Asteroiden Kernladung, deren Oberfläche eine Explosion aufgrund der Strahlmaterial kann einen Asteroiden von seinem gefährlichen Weg ablenken zu nehmen.

Liefer Ausrüstung Forschung in den Weltraum

Lieferung von wissenschaftlichen Geräten zur Raumobjekte (fernen Planeten, periodischen Kometen, Asteroiden) kann mit der Verwendung von Raum-basierte LRE Stufen durchgeführt werden.Verwenden Kernmotoren für Raumfahrzeuge ist zweckmäßig, wenn die Aufgabe erreicht Umlaufbahn Satelliten Himmelskörpers, den direkten Kontakt mit einem Himmelskörper, Probenahmematerialien und anderen Forschungsmassenzunahme Forschungskomplex erforderlich, die Einbeziehung des Lande- und Startphase.

Motorparameter

Kernmotoren für Raumschiffe wird die Forschungsanlage "Fensterstart" (aufgrund einer kontrollierten Strömungsgeschwindigkeit des Arbeitsfluids), die Planung vereinfacht und reduziert die Kosten für das Projekt zu erweitern.Studien, die von RSC "Energia" durchgeführt, zeigten, dass YAERDU 150 kW mit bis zu drei Jahren ist ein vielversprechendes Mittel zur Bereitstellung von Raummodule im Asteroidengürtel.

Gleichzeitig Dienstleistungsforschung in die Umlaufbahn äußeren Planeten des Sonnensystems erfordert eine Erhöhung der Ressourcen, eine kerntechnische Anlage, bis zu 5-7 Jahren.Es ist bewiesen, dass komplexe YAERDU Kapazität von rund 1 MW im Rahmen eines Forschungsraumfahrzeug schnellen Versand für 5-7 Jahre in den Orbit-Satelliten am weitesten entfernten Planeten, Planetenrover an die Oberfläche dieser Planeten, natürliche Satelliten und Bodenversand auf der Erde mit Kometen, Asteroiden und Mercury bietendie Monde des Jupiter und Saturn.

Reusable Lift (MB)

Eine der wichtigsten Möglichkeiten, um die Effizienz der Transportvorgänge im Raum zu verbessern, ist wiederverwendbaren Elementen des Verkehrssystems.Nuclear Motoren für Raumschiffe Kapazität von mindestens 500 kW ermöglicht es Ihnen, eine wiederverwendbare Schlepptau zu schaffen und damit die Effizienz der mehrstufigen Raumtransportsystem deutlich verbessern.Besonders geeignet für ein solches System im Programm eine große jährliche Frachtverkehr.Ein Beispiel wäre ein Programm der Erforschung des Mondes mit der Erstellung und Pflege von ständig Erhöhung der bewohnbaren Basis und experimentelle technologischen und industriellen Komplexen sein.

Berechnung des Umsatzes

Nach Designstudien RSC "Energia", der Bau der Basis auf dem Mond sollte Module mit einem Gewicht von etwa 10 Tonnen auf den Mond umkreisen geliefert werden. - Bis zu 30 Tonnen Der Gesamtumschlag von der Erde in den Bau eines bemannten Mondbasis und besuchte die Mondorbitalstationbei 700 bis 800 Tonnen geschätzt, und ein jährliches Güterumschlags für den Betrieb und die Entwicklung von Basis -. 400-500 m

Allerdings bedeutet der Grundsatz der Betrieb von Kern Frachter nicht erlauben, schnell genug zu verteilen.Aufgrund der langen Transportzeiten und damit viel Zeit der Suche nach der Nutzlast im Strahlungsgürtel der Erde können nicht alle Waren mit Schleppern mit einem Kerntriebwerk geliefert werden.Daher fließt es, welche basierend auf YAERDU zur Verfügung gestellt werden kann abgeschätzt nur 100-300 Tonnen / Jahr.

Wirtschaftseffizienz als Kriterium der Wirtschaftlichkeit inter-Bahn-Transport-System empfiehlt es sich, den Wert der Einheit Transportkosten pro Einheit Masse der Nutzlast (THG) von der Oberfläche der Erde auf der Zielumlaufbahn zu verwenden.RSC "Energia" wurde die wirtschaftliche und mathematisches Modell, das unter Berücksichtigung der Hauptkomponenten der Kosten im Transportsystem entwickelt:

zu erstellen und Orbit Insertion Module Schlepper;
zum Kauf Betrieb einer Kernanlage;
Betriebskosten sowie die Kosten für Forschung und Entwicklung und Investitionskosten möglich.

Kostenindikatoren hängen von den optimalen Parameter der MB.Mit diesem Modell wurde von der komparativen Kostenwirksamkeit der Verwendung von wiederverwendbaren Schlepper basiert YAERDU Kapazität von rund 1 MW und Einzel Schlepper auf der Grundlage der vielversprechenden Flüssigraketentriebwerke in einem Programm untersucht, um die Lieferung der Erde, um die Mondumlaufbahn Höhe von 100 km Gesamtnutzlastgewicht von 100 Tonnen / Jahr zu gewährleisten.Wenn Sie die gleiche Trägerrakete Tragfähigkeit gleich Tragfähigkeit "Proton-M" und dvuhpuskovoy Schaltungen des Transportsystems der Einheit Kosten für die Bereitstellung einer Einheit Masse der Nutzlast mit einem Ruck an der Basis der Kern Engine verwenden wäre dreimal niedriger als unter Verwendung von Einweg-Schlepper auf der Basis von Flüssigraketentriebwerke mit DM-3.

Fazit

effektive Nuklearantrieb für Raum trägt zur Lösung der Umweltprobleme der Erde, die menschliche Flug zum Mars, die Schaffung eines Systems der drahtlosen Übertragung von Energie im Raum, die Umsetzung der mit verstärkter Sicherheit Bestattung im Raum höchst gefährliche radioaktive Abfälle Boden der Kernenergie, die Schaffung einer bemannten Mondbasis und Top-industrielle Entwicklung des Mondes, der Schutz der Erde von Asteroiden und Kometen Gefahr.