Rusija buvo ir vis dar yra branduolinės kosmoso energetikos srityje vadovas.Patirtis projektavimo, statybos, eksploatacijos ir eksploatacijos KA įrengta branduolinės energijos šaltiniais yra tokios organizacijos kaip RSC "Energija" ir "Roskosmos".Branduolinė variklis leidžia eksploatuoti orlaivį daugelį metų, nuolat didinant jų praktinį tinkamumą.
istorinė kronika
branduolinės energijos naudojimo erdvėje nebėra mokslinės fantastikos atgal į praėjusio šimtmečio 70-aisiais.Pirmieji branduolinių varikliai 1970-1988 buvo paleistas į kosmosą ir sėkmingai naudojama Erdvėlaiviai (SC) stebėjimo "JAV-A".Jie naudojami sistemą su šiluminių atominės elektrinės (AE) "buko" elektrinė galia 3 kW.
Be 1987-1988 dviejų prietaisų "Plazma-A" su termoelektroninei NPS "Topaz" 5 kW buvo skrydžio bandymų ploto, kurio metu pirmą kartą buvo pagamintas maitinimo varomieji (ERE) iš branduolinės energijos šaltinį.
antžeminių bandymų atominės elektrinės termoelektroninei branduolinis įrenginys Jeniseiskas "5 kW sudėtinga.Remiantis šiomis technologijomis parengtus katodais NPS galia 25-100 kW.
MB "Hercules»
RSK "Energija" 70s pradėjo mokslinius ir praktinius tyrimus, kurių tikslas buvo sukurti galingą atominę kosmoso varymui kosminė perdavimo vilkikas (MB) "Hercules".Darbas paskatino pamatų daugelį metų branduolinės varomieji (YAERDU) su termoelektroninei NPS galios kelių - šimtai kilovatais ir varomieji vieneto talpa dešimtis ar šimtus kilovatų.
projektiniai parametrai MB "Hercules":
- naudinga elektros NPS - 550 kW;
- specifinį impulsą electrojet varomąsias sistemas - 30 km / s;
- trauka electrojet varomąsias sistemas - 26 val;
- išteklių electrojet varomąsias sistemas ir NPS - 16.000 valandų;
- darbo kūno electrojet varomąsias sistemas - xenon;
- svoris (sausas) vilkikas - 14,5-15,7 t, taip pat ir branduolinės energijos blokų -. 6.9 m
Šiuolaikinio
XXI amžiuje atėjo laikas sukurti naują branduolinį variklį erdvėje.2009 metų spalio mėnesį, esant Prezidento komisijos posėdyje modernizavimas ir technologinės plėtros Rusijos ekonomika buvo patvirtinta Rusijos naujo projekto "sukūrimas transporto ir energetikos modulis naudojant branduolinę jėgainę iš megavatų klasės."Vadovas kūrėjas yra:
- reaktoriumi - UAB "NIKIET".
- atominė elektrinė su dujų turbinos galia konversijos grandinę, electrojet varymo sistemas, paremtas jonų elektros variklių ir YAERDU apskritai - SRC "mokslinių tyrimų centras.Keldišs ", kuris taip pat yra atsakingas už organizuojant transporto plėtros ir energijos modulis (TEM) kaip visumos programą.
- RSK "Energija" kaip vyriausiasis dizaineris TEM turėtų sukurti automatinę mašiną su šio modulio.
charakteristika naujo įrenginio
nauja atominė variklis erdvėje Rusija planuoja pradėti komercinę veiklą per ateinančius kelerius metus.Prognozuojamos charakteristikos dujų turbinos YAERDU toliau.Reaktorius naudojamas dujų aušinamas greita reaktorius, darbinio skysčio temperatūra (iš jis / Xe mišinio), prieš turbiną - 1500 K, konvertavimo šilumos efektyvumas į elektros energiją - 35%, iš aušintuvo-radiatoriaus tipo - lašas.Svoris vieneto (reaktorius, radiacinės saugos ir konversijos sistemą, bet be aušintuvo-radiatoriaus) - 6 800 kg.
Space branduolinės varikliai (NPU, NPI, kartu su EPS) planuojate naudoti:
- Kaip dalis būsimų kosminių aparatų.
- kaip elektros energijos šaltinis energijai imlių sistemų ir erdvėlaivių.
- Norėdami išspręsti pirmąsias dvi problemas transporto ir energetikos modulių užtikrinti sunkiųjų electrorocket erdvėlaiviais ir transporto priemonių pristatymą į darbo orbitoje ir tolesnio ilgalaikio energijos tiekimo įranga.
Iš branduolinio variklio
principas pagrįstas arba branduolių sintezės arba dalijimosi energijos dėl branduolinio kuro naudojimo generuoti reaktyviosios trauką.Yra montavimas impulsų sprogo ir skysčių tipų.Sprogus įrenginys išmeta į kosmosą miniatiūrinės atominės bombos, kad detonavimo keletą metrų, sprogimas stumiama laivą į priekį.Praktikoje, tokie įtaisai nėra naudojami.
Skystas varomieji varikliai, kita vertus, ilgą laiką buvo sukurtas ir išbandytas.Atgal į 60s, sovietiniai specialistai sukūrė veiksmingas modelis RD-0410.Panašios sistemos buvo sukurtos Jungtinėse Amerikos Valstijose.Jų principas pagrįstas skysto branduolinės mini-reaktoriuje šildymui, ji yra paverčiamas garais ir sudaro čiurkšlinio srauto, kuris stumia erdvėlaivio.Nors prietaisas yra vadinamas skystis, kaip darbiniam skysčiui, paprastai, naudojant vandenilį.Kitas branduolinių kosminių sistemų tikslas - maitina elektrinis laive tinklų (vienetais) laivų ir palydovų.
Sunkusis telekomunikacijų pasaulio vietos komunikacijos prietaisai
Šiuo metu darbai vyksta branduolinių variklių erdvę, kuri bus naudojama sunkiųjų aparatai kosminių komunikacijų.RSK "Energija" buvo atliekami mokslinių tyrimų ir plėtros projektą pasaulio kosmoso komunikacijos ekonomiškai konkurencingo pigia mobilųjį telefoną, kuris turėjo pasiekti "telefono biržoje" perkėlimas iš Žemės į kosmosą.
prielaidos jų sukūrimo yra:
- beveik baigtas užpildymas geostacionariosios orbitos (GEO) palydovų eksploatacijos ir pasyvus;
- išsekimas dažnių išteklių;
- teigiama patirtis kuriant ir naudoti informacijos komercinių geostacionarioms palydovų "Yamal".
Kurdami platforma "Yamal" naujų techninių sprendimų buvo 95%, o tai leido tokius prietaisus tapti konkurencinga pasauliniu rinkos erdvėje.
Numatoma pakeisti modulius su technologinio ryšio įrangos maždaug kas septynerius metus.Tai sudarytų 3-4 sunkiųjų daugiafunkcinės geostacionariosios orbitos palydovus sistemą su vartojimo elektros energijos padidėjimą.Iš pradžių sukurta SC-pagrįstas saulės energijos 30-80 kW.Kitame etape, kaip elektros energijos šaltinis yra planuojama panaudoti branduolinį varikliams 400 kW ir iki vienerių metų transporto režimu (dėl pagrindinio modulio GSO pristatymo) ir 150-180 kW nepertraukiamai (bent 10-15 metų).
branduolinės pavaros sistema antimeteoritnoy apsaugoti Žemę
Užbaigtas RSK "Energija" 90-ųjų dizaino tyrimai parodė, kad į antimeteoritnoy Žemės gynybos sistemai nuo kometos ir asteroidų atominės elektrinės branduolių kūrimo ir YAERDU gali būti naudojamas:
- sukurti stebėsenos sistemą, iš asteroidų ir kometų trajektorijas, kad kirsti Žemės orbitą.Norėdami tai padaryti, padėkite siūlomą ypatingą erdvėlaivių, įrengta su optiniu ir radiolokacinę įrangą aptikti pavojingus objektus, apskaičiuojant jų pagrindinis mokslinių tyrimų trajektorijos ir jų savybių parametrus.Sistema gali būti valdoma kosmoso branduolinį variklį su dviejų NPU termoelektroninei talpa 150 kW.Jos ištekliai turi būti bent 10 metų.
- Testai poveikį (sprogimo iš termobranduolinės prietaiso) į sąvartyno saugiam asteroidas.Maitinimo YAERDU pristatyti bandymo įrenginį prie asteroido-poligono priklauso nuo pristatytą naudingosios apkrovos (150-500 kW) masę.
- siuntimas darbuotojai priemonės (Interceptor bendras svoris 15-50 tonų) kreiptis į žemę pavojingus objektus.Tai užtruks branduolinės raketos variklio pajėgumą 1-10 MW pristatymo į pavojingų asteroidų termobranduolinės mokestį, kurio paviršius sprogimas dėl reaktyvinių medžiagos gali atitraukti žinutę iš savo pavojingas kelias asteroidas.
pristatymas įranga tyrimus Deep Space
Pristatymas mokslinės įrangos į kosminių objektų (tolimų planetų, periodinių kometų, asteroidų) gali būti atliekami su kosminių LRE etapuose.Naudoti branduolinę variklius kosminėms transporto priemonėms tikslinga, kai pasiekė orbita palydovinės dangaus kūnas, tiesioginio kontakto su dangaus kūnas, mėginių ėmimo medžiagos uždavinys, ir kiti tyrimai reikalauja masė padidėjo tyrinėjimų kompleksas, iš iškrovimo kilimo ir etapais įtrauktis.
variklio parametrai
branduolinių variklių erdvėlaiviais plės mokslinių tyrimų kompleksą "langas Start" (dėl kontroliuojamo debitui, darbo skysčio), kuris supaprastina planavimą ir sumažina projekto išlaidų.Atlieka RSC "Energija" Tyrimai parodė, kad YAERDU 150 kW iki trejų metų yra perspektyvi priemonė teikiant kosminius modulius asteroidas diržo.
Tuo pačiu metu paslaugų mokslinius tyrimus į orbitą išorinių planetų Saulės sistemoje reikalauja išteklių padidėjimas, branduolinio įrenginio iki 5-7 metų.Jis įrodė, kad sudėtinga YAERDU talpa apie 1 MW kaip mokslinių tyrimų erdvėlaivio teiks pagreitintą laivybos 5-7 metų orbitoje palydovus dauguma Tolimų planetų, planetų Rovers prie šių planetų, gamtos palydovų ir antžeminės pristatymas į žemę kometų, asteroidų, ir Merkurijaus paviršiausJupiterio ir Saturno palydovai.
daugkartinio keltuvas (MB)
Vienas iš svarbiausių būdų, kaip pagerinti transporto operacijų efektyvumas erdvėje yra daugkartinio naudojimo elementai transporto sistemą.Branduoliniai varikliai erdvėlaivius tūris ne mažesnis kaip 500 kW leidžia jums sukurti daugkartinio naudojimo pakulos ir tuo pačiu žymiai pagerinti kelių pakopų kosminio transporto sistemos veiksmingumą.Ypač naudinga tokiam programoje sistema suteikia didelę metinę krovinių srautą.Pavyzdžiu galėtų būti Mėnulio tyrinėjimo su kūrimui ir priežiūrai nuolat didėja gyvenamojo bazę ir eksperimentinius technologines ir pramonines kompleksus programa.
apyvartos apskaičiavimo
Pasak dizaino studijas RSK "Energija", iš bazės statybos Mėnulyje turėtų būti pristatytas modulius sveria apie 10 tonų orbita mėnulio -. Iki 30 tonų visos krovinių iš Žemės į pilotuojamą Mėnulio bazės statybos ir aplankė mėnulio kosminė stotisApskaičiuota, 700-800 tonų, o metinis krovinių eismo operacijai ir plėtros bazę -. 400-500 m
Tačiau eksploatuojant branduolinius variklio krovininiu principas neleidžia išsklaidyti pakankamai greitai.Dėl ilgo transporto laiko, todėl nemažai laiko konstatuojamas žemėje spindulių diržai naudingoji apkrova ne visos prekės gali būti pristatomos naudojant vilkikus su branduolinio variklio.Todėl, jis teka, kuri gali būti numatyta, remiantis YAERDU apskaičiuoti tik 100-300 t / metus.
ekonomikos efektyvumas kaip ekonominio efektyvumo, inter-Orbita transporto sistemos kriterijų patartina naudoti vieneto transporto išlaidų vieneto masės naudingoji apkrova (ŠESD) kiekį vertę nuo Žemės paviršiaus tikslinės orbitą.RSK "Energija" buvo sukurta ekonominė ir matematinį modelį, kad būtų atsižvelgta į pagrindinius komponentus transporto sistemos sąnaudas:
- kurti ir orbita presavimo moduliai vilkikas;
- įsigyti eksploatuoti branduolinį įrenginį;
- veiklos išlaidas, o taip pat mokslinių tyrimų ir plėtros išlaidas ir kapitalo sąnaudos įmanoma.
sąnaudų rodikliai priklauso nuo optimalių parametrų MB.Naudojant šį modelį buvo tiriama lyginamojo ekonomiškumo į daugkartinio naudojimo vilkiko remiantis YAERDU talpa apie 1 MW ir vieno vilkiko naudoti dėl perspektyviausių skystojo raketų variklių programos, siekiant užtikrinti žemės Pristatymas į Mėnulio orbitos aukštis 100 km visos naudingosios apkrovos masė yra nuo 100 tonų / metus.Jei naudojate paties vežėjo raketų keliamoji galia lygi keliamoji galia "Proton-M" ir dvuhpuskovoy grandines transporto sistemos vieneto sąnaudas teikiant vieneto masė naudingosios apkrovos, naudojant vilkikas nuo branduolinės variklio pagrindu būtų tris kartus mažesnė nei naudojant vienkartiniaivilkikų ant skystų raketų variklių pagrindu DM-3.
Išvada
veiksminga branduolinės pavaros kosmoso prisideda prie aplinkosaugos problemų Žemėje, žmonių skrydžiui į Marsą tirpalu, sukurti bevielio energijos perdavimo erdvėje sistemą, iš padidinto saugumo laidojimo įgyvendinimas kosmoso labai pavojingas radioaktyviųjų atliekų žemės branduolinės energijos, kad pilotuojamą mėnulio bazę ir viršuje kūrimaspramonės plėtra mėnulio, žemės apsauga nuo asteroido ir kometos pavojų.
