Russland var og fremdeles er leder innen kjernekraft plass makt.Erfaring i design, bygging, oppstart og drift av romfartøy utstyrt med atomkraft kilder er organisasjoner som RSC "Energy" og "Roskosmos".Nuclear motoren gjør det mulig å operere flyet i mange år, flere ganger å øke sin praktiske egnethet.
historisk krønike
bruk av atomenergi i verdensrommet er ikke lenger science fiction tilbake på 70-tallet av forrige århundre.De første atom motorene i 1970-1988 ble lansert i verdensrommet og hell brukes på romskip (SC) observasjon av "US-A".De brukte et system med termoelektrisk kjernekraftverk (NPP) "Buk" elektrisk kraft 3 kW.
I 1987-1988 to enheter "Plasma-A" med thermionic NPS "Topaz" 5 kW har vært flight-testing plass, der den første ble gjort strøm elektrisk fremdrift (ERE) fra kjernekraft kilden.
En kompleks av bakken tester av kjernekraft thermionic atomanlegg "Jenisei" 5 kW.Basert på disse teknologiene utarbeidet thermionic NPS kraft 25-100 kW.
MB "Hercules»
RSC "Energy" på 70-tallet begynte de vitenskapelige og praktiske undersøkelser, der formålet var å skape en kraftig kjernefysisk plass fremdrift for orbital overføring slepebåt (MB) "Hercules".Arbeidet førte til stiftelsen i mange år med atom elektrisk fremdrift (YAERDU) med thermionic NPS kraft av flere - hundre kilowatt og elektrisk fremdrift enhet kapasitet på flere titalls eller hundrevis av kilowatt.
design parametere MB "Hercules»:
- nyttig elektrisk kraft NPS - 550 kW;
- spesifikk impuls electrojet fremdriftssystemer - 30 km / s;
- fremstøt electrojet fremdriftssystemer - 26 H;
- ressurs electrojet fremdriftssystemer og NPS - 16.000 timer;
- jobber kroppen electrojet fremdriftssystemer - Xenon;
- vekt (tørr) slepebåt - 14,5-15,7 tonn, inkludert atomkraftenheter -. 6,9 m
Moderne
i XXI århundre er det på tide å lage en ny kjernefysisk motor for plass.I oktober 2009, på et møte i president Kommisjonen for modernisering og teknologisk utvikling av Russlands økonomi er godkjent Russlands nye prosjektet "Opprettelse av transport og energi modul med et atomkraft installasjon av megawatt-klassen."Leder utbygger er:
- reaktoranlegg - JSC "NIKIET".
- Kjernekraftverk med gassturbin makt konvertering krets, electrojet fremdriftssystemer basert på ion elektrisk fremdrift og YAERDU generelt - SRC "Research Center.Keldysh ", som også er ansvarlig for å organisere program for utvikling av transport og energi-modul (TEM) som helhet.
- RSC "Energy" som sjefsdesigner TEM bør utvikle en automatisk maskin med denne modulen.
Kjennetegn på den nye installasjonen
ny atom motor for plass Russland planlegger å starte kommersiell drift i de neste årene.Projisert egenskapene til gassturbinen YAERDU følgende.Reaktoren som brukes gasskjølte hurtig reaktor, idet temperaturen av arbeidsfluidet (en blanding av He / Xe) før turbinen - 1500 K, effektiviteten av omdannelsen av varme til elektrisk energi - 35%, type kjøler-radiator - slipp.Vektenhet (reaktor, strålevern og konvertering system, men uten kjøleren-radiator) - 6 800 kg.
Space atom motorer (NPU, NPI, sammen med EPS) har tenkt å bruke:
- Som en del av fremtidige romfartøy.
- som en kilde til elektrisitet for energikrevende systemer og romfartøy.
- For å løse de to første problemene i transport- og energi moduler for å sikre levering av tunge electrorocket romskip og kjøretøy på arbeids bane og videre langsiktig energiforsyning av utstyret.
Prinsippet om atom motor
basert enten på kjernefysisk fusjon eller fisjon energi på bruk av kjernefysisk brensel for å generere reaktiv thrust.Det er installasjon av puls-burst og væsketyper.Eksplosiv installasjon avgir til verdensrommet miniatyr atombombe som detonerer noen få meter unna, dyttet eksplosjonen skipet fremover.I praksis er slike anordninger ikke er i bruk.
flytende fremdriftsmotorer, på den annen side, har lenge vært utviklet og testet.Tilbake på 60-tallet, har sovjetiske spesialister utviklet en gjennomførbar modell RD-0410.Lignende systemer har blitt utviklet i USA.Deres prinsipp er basert på oppvarming av væskeatomminireaktor, blir den omdannet til damp og danner en strålestrøm som presser sonden.Selv om anordningen er kalt en væske som arbeidsfluid, vanligvis ved hjelp av hydrogen.Et annet formål med atom plass systemer - drevet elektrisk ombord nettverk (enheter) skip og satellitter.
Heavy telekommunikasjon global plass kommunikasjonsenheter
For øyeblikket arbeides det med atom motorer for plass som vil bli brukt i tunge apparater plass kommunikasjon.RSC "Energia" ble gjennomført forsknings- og utviklingsprosjekt i den globale plass kommunikasjon økonomisk konkurransedyktig med billig mobiltelefon som var ment for å oppnå overføring av "telefonsentral" fra jorden til verdensrommet.
forutsetninger for sin etablering er:
- nesten fullstendig fylling av geostasjonær bane (GEO) satellitter drifts og passiv;
- konsumpsjon av frekvensressurser;
- positiv erfaring i etablering og bruk av informasjon fra kommersielle geostasjonære satellitter "Yamal".
Når du oppretter plattform "Yamal" nye tekniske løsninger var 95%, noe som gjorde at slike enheter for å bli konkurransedyktig i det globale markedet plass.
forventet utskifting av moduler med teknologisk kommunikasjonsutstyr omtrent hvert sjuende år.Dette vil skape et system med 3-4 tunge multipurpose satellitter i geostasjonær bane med en økning i forbruket av elektrisk kraft.Opprinnelig designet SC-baserte solenergi 30-80 kW.I den neste fasen som den elektriske strømkilden er planlagt å bruke atom motorer 400 kW med inntil ett år i transportmodus (for levering av grunnmodulen GSO) og 150-180 kW i kontinuerlig drift (minst 10-15 år).
atomfremdriftssystem antimeteoritnoy beskytte jorden
Fullført RSC "Energy" i slutten av 90-tallet design studier har vist at i etableringen av antimeteoritnoy Earth forsvarssystem fra kjernen av kometer og asteroider kjernekraftverk og YAERDU kan brukes til:
- etablere et overvåkingssystem av de baner av asteroider og kometer som krysser jordbanen.For å gjøre dette, plasserer den foreslåtte spesiell romfartøy, utstyrt med optisk og radarutstyr for å oppdage farlige gjenstander, beregne parametrene av sine primære forsknings baner og deres egenskaper.Systemet kan betjenes plass atom motor med to-NPU thermionic kapasitet på 150 kW.Sine ressurser må være minst 10 år.
- Tester av påvirkning (eksplosjon av en termonukleære enhet) til deponi trygg asteroide.Strøm YAERDU å levere testenheten til asteroide-polygon, avhenger av massen av nyttelasten leverte (150-500 kW).
- utsendelse ansatte midlene (interceptor totalvekt på 15-50 tonn) å nærme jorden farlige gjenstander.Det vil ta en kjernefysisk rakettmotor kapasitet på 1-10 MW for levering til de farlige asteroider termonukleære ladning, hvis overflate en eksplosjon på grunn av stråle materialet kan avlede en asteroide fra sin farlig vei.
levering utstyr til forskning i verdensrommet
Levering av vitenskapelig utstyr til plass objekter (fjerne planeter, periodiske kometer, asteroider) kan gjennomføres med bruk av rombaserte LRE etapper.Bruke atom motorer for romfartøy er hensiktsmessig, da oppgaven med å nå bane satellitt himmellegeme, direkte kontakt med et himmellegeme, prøvetaking materialer, og annen forskning som krever masseøkning forskning kompleks, inkludering av landing og take-off etapper.
motorparametere
atom motorer for romskip vil utvide forskningen kompleks "vindu start" (på grunn av en kontrollert strømningsmengde av arbeidsfluidet), noe som forenkler planleggingen og reduserer kostnaden for prosjektet.Studier utført av RSC "Energia", viste at YAERDU 150 kW med inntil tre år er en lovende måte å levere plass moduler i asteroidebeltet.
Samtidig forskning i bane ytre planetene i solsystemet krever en økning i ressurser, et atomanlegg, opp til 5-7 år.Det er bevist at komplekse YAERDU kapasitet på ca 1 MW som en del av et forskningsprosjekt romfartøy vil gi Fremskyndet Frakt for 5-7 år til bane satellitter mest fjerne planeter, planet rovere til overflaten av disse planetene, naturlige satellitter og bakke frakt på jorden med kometer, asteroider, og Mercurymånene til Jupiter og Saturn.
Gjenbruk lift (MB)
En av de viktigste måtene å forbedre effektiviteten i transportoperasjoner i verdensrommet er gjenbrukbare elementer av transportsystemet.Kjernekraft motorer for romskip kapasitet på minst 500 kW lar deg opprette en gjenbrukbar stry og dermed vesentlig forbedre effektiviteten av multi-lags plass transportsystem.Spesielt nyttig for et slikt system i programmet gi et stort årlig lastetrafikk.Et eksempel kan være et program utforskningen av månen med etablering og vedlikehold av stadig økende beboelig base og eksperimentelle teknologiske og industrielle komplekser.
beregning av omsetningen
Ifølge designstudier RSC "Energia", byggingen av basen på månen skal leveres moduler som veier ca 10 tonn å gå i bane rundt månen -. Opp til 30 tonn Den totale lasten fra Jorden i byggingen av en bemannet månebase og besøkte måne orbital stasjonanslått til 700-800 tonn, og en årlig godstrafikk for drift og utvikling av base -. 400-500 m
imidlertid ikke prinsippet om drift av atom motor fraktebåt ikke tillates å spre raskt nok.På grunn av den lange transporttiden og derfor betydelig tid å finne nyttelast i Jordens strålingsbelter, ikke alle varene kan leveres ved hjelp slepebåter med et kjernefysisk motor.Derfor renner det som kan gis basert på YAERDU anslått bare 100-300 tonn / år.
Økonomisk effektivitet som et kriterium for økonomisk effektivitet inter-bane transport system er det tilrådelig å bruke verdien av enhetskostnaden for transport per masseenhet av nyttelasten (GHG) fra overflaten av jorden på målet bane.RSC "Energia" har blitt utviklet økonomisk og matematisk modell som tar hensyn til de viktigste komponentene i kostnadene i transportsystemet:
- å skape og bane innsetting moduler napp;
- å kjøpe drive et atomanlegg;
- driftskostnader, samt kostnader til forskning og utvikling og kapitalkostnader mulig.
Kostnads indikatorer avhenger av optimale parametre for MB.Ved hjelp av denne modellen den ble undersøkt av den komparative kostnadseffektivitet av bruk av gjenbruk slepebåt basert YAERDU kapasitet på ca 1 MW og én slepebåt på bakgrunn av lovende flytende rakettmotorer i et program for å sikre levering av Jorden til Månen bane høyde på 100 km total nyttelast vekt på 100 tonn / år.Hvis man bruker samme bæreraketten bæreevne lik løftekapasitet "Proton-M" og dvuhpuskovoy kretser av transportsystemet av enhetskostnaden for å levere en enhetsmasse av nyttelasten ved hjelp av en slepebåt på basis av atom motoren ville være tre ganger lavere enn ved bruk av engangsslepebåter på basis av flytende rakettmotorer med DM-3.
Konklusjon
effektiv kjernefysisk fremdrift for plass bidrar til løsning av miljøproblemer of the Earth, menneskelig fly til Mars, og skaper et system for trådløs overføring av energi i rommet, gjennomføring av forbedret sikkerhet begravelse i verdensrommet svært farlig radioaktivt avfall bakken av atomenergi, opprettelsen av en bemannet månebase og toppindustriell utvikling av månen, beskyttelse av jorden fra asteroiden og kometfare.
