המנועים גרעיניים לחלליות

רוסיה הייתה ועדיין הוא המובילה בתחום של כוח הגרעיני בחלל.ניסיון בתכנון, הבנייה, המזמין ותפעול של החללית מצוידת במקורות כוח גרעיניים הם ארגונים כגון RSC "אנרגיה" ו- "Roskosmos".מנוע גרעיני מאפשר להפעיל את המטוסים במשך שנים רבות, הגדלת ההתאמה המעשית שלהם שוב ושוב.שימוש

של אנרגיה גרעינית בחלל הוא מדע בדיוני כבר לא יחזור בשנתי ה -70 של המאה שעברה.המנועים הגרעיניים הראשונים ב1970-1988 שוגרו לחלל והשתמשו בהצלחה על חללית תצפית (SC) של "אמריקאי-".הם השתמשו במערכת עם תחנת כוח הגרעיניות ותרמית (NPP) "בוק" חשמל של 3 קילוואט.

ב1,987-1,988 שני מכשירים "פלזמה-" עם כ"ס NPS תרמיונית "טופז" 5 היה חלל טיסת בדיקה, שבמהלכו הראשון נעשה ההנעה החשמלית הכח (אלקטרה נדל"ן) ממקור הכח הגרעיני.

מורכב של בדיקות קרקע של קילוואט כוח גרעיני תרמיונית מתקן גרעיני "יניסיי" 5.המבוסס על טכנולוגיות אלה גויסו כוח NPS תרמיונית של 25-100 כ"ס.

MB "הרקולס»

RSC "אנרגיה" בשנתי ה -70 החל מחקרים המדעיים ומעשיים, שמטרתה היה ליצור הנע בחלל גרעיני חזק למשיכת ההעברה מסלולית (MB) "הרקולס".העבודה הובילה לקרן במשך שנים רבות של ההנעה החשמלית הגרעינית (YAERDU) עם כוח תרמיונית NPS של כמה - מאה קילוואט וקיבולת יחידת הנעה חשמלית של עשרות או מאות קילוואט.פרמטרים עיצוב

MB "הרקולס»:

• NPS החשמל שימושי - 550 כ"ס;מערכות
• הנעת electrojet דחף ספציפי - 30 קילומטר / s;
• דחף מערכות הנעה electrojet - 26 H;
• מערכות הנעה electrojet המשאבים וNPS - 16,000 שעות;מערכות
• הנעת electrojet הגוף עובד - קסנון;משקל
• משיכה (יבשה) - 14,5-15,7 טון, כולל יחידות כוח גרעיני -. 6.9 מ '

העכשווי

במאה העשרים והאחת שהגיע זמן ליצור מנוע גרעיני חדש למרחב.בחודש אוקטובר 2009, בפגישה של הוועדה הנשיאותית למודרניזציה ולפיתוח טכנולוגי של הכלכלה של רוסיה אושר "יצירת מודול תחבורה והאנרגיה באמצעות כוח גרעינית של התקנה ברמת מגוואט." של רוסיה החדשה פרויקטיזם הראש הוא: צמח כור

• - JSC "NIKIET".תחנת כוח גרעינית
• עם מעגל טורבינת גז המרת כוח, מערכות הנעה electrojet מבוססות על הנעה חשמלית יון וYAERDU בכלל - SRC "מרכז מחקר.Keldysh ", שהוא גם אחראי על ארגון תכנית פיתוח של תחבורה והאנרגיה מודול (TEM) בכללותו.
• RSC "אנרגיה" כTEM המעצב הראשי צריכה לפתח מכונה אוטומטית עם מודול זה.מאפייני

של ההתקנה החדשה

מנוע גרעיני חדש למרחב רוסיה מתכננת להתחיל הפעלה מסחרית בשנים הקרובות.מאפיינים צפויים של הבא YAERDU טורבינת גז.הכור השתמש בגז מקורר כור מהיר, הטמפרטורה של הנוזל עובד (תערובת שלו / Xe) לפני הטורבינה - 1500 K, את היעילות של המרת חום לאנרגיה חשמלית - 35%, בסוג של מצנן-רדיאטור - הירידה.יחידת משקל (כור, מערך גיור הגנה מפני קרינה ו, אך ללא קריר-הרדיאטור) - 6 800 קילוגרם.מנועי

החלל גרעיניים (NPU, NPI, יחד עם EPS) מתכננים להשתמש ב:

• כחלק מכלי רכב חלל בעתיד.
• כמקור חשמל למערכות עתירת אנרגיה וחלליות.
• כדי לפתור את שתי הבעיות הראשונות במודולים התחבורה ואנרגיה על מנת להבטיח האספקה ​​של חלליות electrorocket כבדות וכלי רכב על מסלול העבודה ואספקת אנרגיה לטווח ארוך יותר של הציוד.

עיקרון מנוע הגרעיני

מבוסס גם על היתוך גרעיני או אנרגיית ביקוע על השימוש בדלק גרעיני להפקת דחף תגובתי.יש התקנה של דופק-פרץ וסוגי נוזלים.התקנת נפץ פולטת לפצצה אטומית זעירה מרחב שפיצוץ במרחק כמה מטרים, הפיצוץ דחף את הספינה קדימה.בפועל, לא נעשה שימוש במכשירים כאלה.מנועי הנעה נוזלית

, לעומת זאת, כבר פיתחו ארוכים ונבדקו.חזרה בשנתי ה -60, מומחים סובייטיים שנועדו RD-0410 מודל מעשי.מערכות דומות פותחו בארצות הברית.העיקרון שלהם מבוסס על החימום של מיני-הכור הגרעיני הנוזלי, שהוא מומר קיטור ויוצר זרם סילון, אשר דוחף את החללית.למרות שהמכשיר נקרא נוזל כנוזל עובד, בדרך כלל באמצעות מימן.מטרה נוספת של מערכות החלל הגרעיניות - חשמלי מופעל על סיפון ספינות רשת (יחידות) ולווינים.תקשורת

כבדה

התקני תקשורת החלל העולמי כרגע, עבודה מתנהלת במנועי גרעיניים למרחב שישמשו בתקשורת חלל מנגנון כבד.RSC "Energia" בוצע פרויקט מחקר ופיתוח של תקשורת המרחב הגלובלית התחרותית כלכלי עם טלפון סלולארי זול, שהיה אמורה להשיג את העברת "טלפוני" מכדור הארץ לחלל.תנאים מוקדמים

ליצירה שלהם הם: מילוי כמעט מוחלט

• של מסלול גאוסטציונרי הפעלה לווינים (GEO) ופסיבית;תשישות
• משאבי תדר;חוויה חיובית
• ביצירה ושימוש במידע של לווינים מסחריים geostationary "Yamal".

בעת יצירת פתרונות טכניים חדשים "Yamal" פלטפורמה היה 95%, מה שאיפשר למכשירים כאלה להיות תחרותיים במרחב השוק העולמי.

צפוי החלפת מודולים עם ציוד תקשורת טכנולוגי בערך כל שבע שנים.זה היה ליצור מערכת של 3-4 לווינים רב תכליתיים כבדה במסלול גאוסטציונרי עם עלייה בצריכת חשמל.במקור תוכנן כ"ס 30-80 האנרגיה סולארית המבוסס על SC.בשלב הבא כמקור הכח החשמלי מתוכנן להשתמש במנועים גרעיניים 400 כ"ס עם עד שנה במצב התחבורה (עבור המשלוח של מודול הבסיסי אסת"ג) ו150-180 כ"ס בפעולה רציפה (לפחות 10-15 שנים).antimeteoritnoy מערכת הנעה גרעינית

להגן על RSC כדור הארץ

הושלם "האנרגיה" בלימודי העיצוב באיחור של 90 הראה כי ביצירת antimeteoritnoy מערכת הגנת כדור הארץ מהגרעינים של שביטים ואסטרואידי תחנת כוח גרעיני וYAERDU יכול לשמש ל:

1. להקים מערכת ניטור של המסלולים של אסטרואידים ושביטים החוצים את מסלולו של כדור הארץ.כדי לעשות זאת, הנח את החללית מיוחדת המוצעת, מצויד בציוד אופטי ומכ"ם לאיתור חפצים מסוכנים, חישוב הפרמטרים של מסלולי המחקר הראשוני שלהם ומאפייניהם.המערכת יכולה להיות מופעלת מנוע גרעיני חלל עם יכולת תרמיונית שני NPU של 150 כ"ס.המשאבים שלה חייבים להיות לפחות 10 שנים.בדיקות
2. של השפעה (פיצוץ של מכשיר תרם-גרעיני) לאסטרואיד הבטוח המזבלה.כוח YAERDU כדי לספק את מכשיר הבדיקה לאסטרואיד-המצולע תלוי במסה של המטען נמסר (150-500 כ"ס).
3. צוות שיגור האמצעי (מיירט משקל כולל של 15-50 טונות) להתקרב לחפצים המסוכנים כדור הארץ.זה ייקח נפח מנוע רקטות גרעיני של 1-10 MW למסירה האסטרואידים המסוכנים תרמו תשלום, את פני השטח של שפיצוץ בשל חומר הסילון יכול להסיט אסטרואיד מהמסלול המסוכן שלה.מחקר ציוד אספקת

למשלוח

החלל עמוק של ציוד מדעי לאובייקטים בחלל (כוכבים רחוקים, שביטים תקופתיים, אסטרואידים) יכול להתבצע תוך השימוש בשלבי LRE מבוסס חלל.משתמשים במנועים גרעיניים לכלי רכב החלל הוא רצוי, כאשר המשימה להגיע גוף שמיימי לווין למסלול, מגע ישיר עם גוף שמיימי, דגימת חומרים, ומחקר אחר הדורש מחקר מורכב עלייה המונית, ההכללה של הנחיתה ושלבי ההמראה.פרמטרים מנוע

המנועים גרעיניים

לחלליות ירחיבו את המחקר מורכב "התחלת חלון" (בשל קצב זרימה מבוקרת של נוזל העבודה), אשר מפשט תכנון ומפחית את העלות של הפרויקט.מחקרים שבוצעו על ידי RSC "Energia", הראו כי YAERDU כ"ס 150 עם עד שלוש שנים הוא אמצעי מבטיח של אספקת מודולים חלל בחגורת האסטרואידים.

במקביל מחקר השירות למסלול כוכבי הלכת חיצוני של מערכת השמש דורש גידול במשאבים, מתקן גרעיני, עד 5-7 שנים.הוא הוכיח כי יכולת YAERDU המורכבת של כ 1 MW כחלק מחללית מחקר תספק משלוח מזורז 5-7 שנים למסלול לווינים הרחוקים ביותר כוכבי הלכת, רכבים פלנטריים אל פני השטח של כוכבי לכת אלה, לווינים טבעיים ומשלוח קרקע על פני כדור הארץ עם שביטים, אסטרואידים, ומרקוריהירחים של צדק ושבתאי.

מעלית לשימוש חוזר (MB)

אחת הדרכים החשובות ביותר כדי לשפר את היעילות של פעולות תחבורה בחלל הוא אלמנטים לשימוש חוזר של מערכת התחבורה.המנועים גרעיניים ליכולת חלליות של לפחות 500 כ"ס מאפשר לך ליצור גרירה לשימוש חוזר ובכך לשפר את היעילות של מערכת תחבורה החלל רבת קומות באופן משמעותי.שימושי במיוחד עבור מערכת כזו בתכנית לספק תנועת מטענים שנתית גדולה.דוגמא תהיה תכנית של חקר ירח עם הקמת והתחזוקה של הגדלת הבסיס הראוי למגורים ומתחמים טכנולוגיים ותעשייתיים ניסיוניים כל הזמן.חישוב

של

מחזור על פי מחקרי עיצוב RSC "Energia", בניית הבסיס על הירח צריך להיות מועבר מודולים במשקל של כ -10 טון להקיף את הירח -. עד 30 טון מטען הכולל מכדור הארץ בבניית בסיס ירח מאויש וביקר בתחנת מסלולית הירחמוערך ב700-800 טונות, ותנועה שנתית משא לתפעול והפיתוח של בסיס -. 400-500 מ '

עם זאת, עיקרון פעולה של מנוע ספינת משא הגרעיני אינו מאפשר לפזר מספיק מהר.בשל הזמן הארוך תחבורה וזמן רב ולכן מציאת המטען בחגורות הקרינה של כדור הארץ, לא כל המוצרים יכולים להיות מועברים באמצעות גוררות עם מנוע גרעיני.לכן, הוא זורם שניתן לספק על בסיס YAERDU מוערך רק 100-300 טון / שנה.יעילות כלכלית

כקריטריון של מערכת תחבורה הבין-מסלול יעילות כלכלית רצוי להשתמש בערך של העלות ליחידה של תחבורה להמוני יחידה של המטען (GHG) פליטה מפני שטח של כדור הארץ במסלולו היעד.RSC "Energia" פותח מודל כלכלי ומתימטי שלוקח בחשבון את המרכיבים העיקריים של העלות במערכת התחבורה:

• ליצור ומודולים הכנסת מסלול משיכה;
• לרכוש הפעלת מתקן גרעיני;
• עלויות תפעול, כמו גם את העלויות של מחקר ופיתוח והון עלויות אפשרי.מדדי עלות

תלויים בפרמטרים האופטימליים של MB.שימוש במודל זה נחקר על ידי העלות-התועלת ההשוואתית של השימוש ביכולת לשימוש חוזר משיכה מבוססת YAERDU של כ 1 MW ומשיכה אחת על בסיס מנועי רקטות נוזליים מבטיחים בתכנית על מנת להבטיח את המסירה של כדור הארץ לגובה של מסלול הירח של 100 קילומטר משקל מטען כולל של 100 טון / שנה.אם אתה משתמש באותו טיל ספק קיבולת שווה להרמת קיבולת "Proton-M" ומעגלי dvuhpuskovoy של מערכת התחבורה של העלות ליחידה של אספקה ​​המוני יחידה של המטען באמצעות משיכה על בסיס מנוע הגרעיני יהיה שלוש פעמים נמוכות יותר מאשר שימוש חד פעמימושך על בסיס מנועי רקטות נוזליים עם DM-3.סיכום

הנעה גרעינית יעילה

למרחב תורמת לפתרון של בעיות סביבתיות של כדור הארץ, הטיסה אנושית למאדים, יצירת מערכת של העברת האלחוטית של אנרגיה בחלל, יישום קבורה עם אבטחה המשופרת בקרקע פסולת רדיואקטיבית המסוכנת ביותר מרחב של אנרגיה גרעינית, יצירת בסיס ירח מאויש ועליונהפיתוח תעשייתי של הירח, ההגנה על כדור הארץ מפני אסטרואידים ושביטי מפגע.