Rusko bolo a stále je lídrom v oblasti jadrovej vesmírnej energie.Skúsenosti v návrhu, výstavby, uvedenia do prevádzky a prevádzku kozmickej lode vybavené jadrových energetických zdrojov sú organizácie, ako sú RSC "Energia" a "Roskosmos".Nuclear motora umožňuje, aby prevádzka lietadla po mnoho rokov, opakovane zvyšuje ich praktickú vhodnosť.
historická kronika
využívania jadrovej energie vo vesmíre už nie je science fiction späť v 70. rokoch minulého storočia.Prvý jadrovej motory v 1970-1988 boli vypustené do vesmíru a úspešne používaný na kozmické lode (SC) pozorovanie "US-A".Oni používali systém atómovej elektrárne (JE), "Buk" elektrickej energie 3 kW.
V 1987-1988 dvoch zariadeniach "Plasma-A" s termionické OPL "Topaz" 5 kW bol letovej testovací priestor, počas ktorých prvá bola vykonaná napájací elektrický pohon (ERE) od zdroja jadrovej energie.
Komplex pozemných testov jadrovej elektrárne termionické jadrové zariadenie "Jenisej" 5 kW.Na týchto technológií vypracovaných thermionic NPS silu 25-100 kW základe.
MB "Hercules»
RSC "Energia" v 70. rokoch začal vedecké a praktické výskumy, ktorého cieľom bolo vytvoriť silný jadrový pohon priestor pre orbitálne prevodu remorkér (MB) "Hercules".Práce viedol k založeniu pre mnoho rokov jadrového elektrický pohon (YAERDU) s termionické NPS výkonu niekoľkých - stoviek kilowatt a elektrické pohonné jednotky kapacitou desiatok či stoviek kilowattov.
konštrukčné parametre MB "Hercules»:
- užitočné elektrickej energie NPS - 550 kW;
- špecifický impulz electrojet pohonné systémy - 30 km / s;
- ťah electrojet pohonné systémy - 26 h;
- zdroj electrojet pohonné systémy a NPS - 16.000 hodín;
- pracovný orgán electrojet pohonné systémy - xenonové;
- hmotnosť (suché) remorkér - 14,5-15,7 ton, vrátane jadrových blokov. - 6,9 m
Contemporary
V storočí XXI je čas vytvoriť nový jadrový motor priestor.V októbri 2009 na zasadnutí prezidentskej komisie pre modernizáciu a technologický rozvoj ruskej ekonomiky bol schválený ruský nový projekt "Vytvorenie dopravy a energetiky modulu pomocou inštalácie jadrovej energie megawatt triedy."Hlava developer sú:
- reaktor závod - JSC "NIKIET".
- Jadrová elektráreň elektrického konverzného obvodu plynové turbíny, electrojet pohonných systémov založených na iontovom elektrickým pohonom a YAERDU všeobecne - SRC "Research Center.Keldysh ", ktorý je tiež zodpovedný za organizáciu program rozvoja dopravnej a energetickej modulom (TEM) ako celku.
- RSC "Energia" ako hlavný návrhár TEM by mali vytvoriť automatický stroj s týmto modulom.
Charakteristiky nového zariadenia
nový jadrový motor o miesto Rusko plánuje začať komerčnú prevádzku v najbližších niekoľkých rokoch.Predpokladané vlastnosti plynové turbíny YAERDU nasledujúce.Reaktor použitý chladený plynom rýchlo reaktor sa teplota pracovnej tekutiny (zmes He / Xe) pred turbínou - 1500 K, je účinnosť premeny tepla na elektrickú energiu, - 35%, typ chladiča-chladiča - pokles.Hmotnosť jednotky (reaktor, radiačnej ochrany a konverzie systému, ale bez chladiča-chladiča) - 6 800 kg.
Space jadrovej motory (NPU, NPI, spoločne s EPS), v pláne použiť:
- Ako súčasť budúcich kozmických dopravných prostriedkov.
- ako zdroj elektriny pre energeticky náročných systémov a kozmické lode.
- Ak chcete vyriešiť prvé dva problémy v moduloch dopravy a energetiky s cieľom zabezpečiť dodávky ťažkých electrorocket kozmických lodiach a vozidiel na pracovnej dráhe a ďalšie dlhodobé dodávky energie zariadenia.
Princíp jadrového motora
založený buď na jadrovú fúziu alebo štiepne energie na využitie jadrového paliva pre generovanie reaktívne ťah.Existujú inštalácie pulzný praskla a druhov kvapalín.Výbušné zariadenie vypúšťajú do vesmíru miniatúrne atómovej bomby, že odpáli pár metrov, výbuch tlačil loď dopredu.V praxi sa tieto prostriedky nie sú používané.
Liquid hnacie motory, na druhej strane, je už dlho vyvíjané a testované.Späť v 60. rokoch, sovietski odborníci navrhli reálny model RD-0410.Podobné systémy boli vyvinuté v Spojených štátoch.Ich princíp je založený na ohreve kvapaliny jadrového mini-reaktora, je prevedený na paru a tvorí tryskové prúdenie, ktorá tlačí kozmickej lode.Aj keď je zariadenie, sa nazýva kvapalný ako pracovné tekutiny, typicky za použitia vodíka.Ďalším cieľom systémov jadrových kozmických - poháňal elektrický palubnej siete (jednotky) lodí a satelitov.
Ťažké telekomunikácia globálneho priestoru komunikačné zariadenia
V súčasnej dobe prebiehajú práce na jadrovej motory pre priestor, ktorý bude použitý v ťažkých prístroja vesmírnych komunikácie.RSC "Energia" boli vykonané projektu výskumu a vývoja globálnej vesmírnej komunikácie ekonomicky konkurencieschopné s lacnou mobilný telefón, ktorý mal k dosiahnutiu prevodu "telefónnej ústredne" zo Zeme do vesmíru.
predpoklady pre ich tvorbu sú:
- takmer úplné naplnenie geostacionárnu dráhu (GEO) satelity prevádzkovej a pasívne;
- vyčerpania frekvenčných zdrojov;
- pozitívne skúsenosti pri vytváraní a používaní informácií komerčných geostacionárnych družíc "Yamal".
Pri vytváraní platformy "Yamal" nové technické riešenia, bola 95%, čo umožnilo takéto zariadenia, aby sa stala konkurencieschopnou v priestore svetovom trhu.
očakával výmenu modulov s technologickým komunikačného zariadenia približne každých sedem rokov.To by vytvorilo systém 3-4 ťažký viacúčelových satelitov na geostacionárnej dráhe s nárastom spotreby elektrickej energie.Pôvodne navrhnutý SC založené na slnečnú energiu 30-80 kW.V ďalšej fáze, ako je plánované elektrický zdroj energie využívať jadrovú Motory 400 kW až na jeden rok v režime dopravy (pre poskytovanie základného modulu GSO) a 150-180 kW v nepretržitej prevádzke (minimálne 10-15 rokov).
jadrový pohonný systém antimeteoritnoy chrániť Zem
dokončení RSC "Energia" na konci 90. dizajnových štúdií ukázalo, že pri tvorbe antimeteoritnoy Earth obranného systému od jadra kométy a asteroidy jadrové elektrárne a YAERDU možno použiť pre:
- vytvorili monitorovací systém trajektórií asteroidov a komét, ktoré krížia zemskú orbitu.Ak to chcete vykonať, umiestnite navrhovaný špeciálnu kozmickú loď, ktorá je vybavená optickým a radarové zariadenia na detekciu nebezpečných predmetov, výpočet parametrov svojich primárnych výskumných trajektórie a ich vlastnosti.Tento systém môže byť prevádzkovaný priestor nukleárnej motor s dvoma-NPU tepelno-iónovú výkonom 150 kW.Jeho zdroje musia byť najmenej 10 rokov.
- Skúšky nárazu (explózia termonukleárna hlavica) na skládky bezpečné asteroidu.Power YAERDU dodať skúšobného zariadenia na asteroidového-polygónu, závisí od hmotnosti užitočného zaťaženia dodaného (150-500 kW).
- odoslanie personál prostriedky (Interceptor celková hmotnosť 15-50 ton), pristupovať k nebezpečné predmety Zeme.Bude to trvať kapacity na výrobu jadrovej raketový motor na 1-10 MW na dodanie do nebezpečnej asteroidy termonukleárnych poplatok, ktorého povrchu výbuch vzhľadom k tryskové materiálu môže odkloniť asteroid z jeho nebezpečnú cestu.
dodávka zariadení výskum do hlbokého vesmíru
Dodávka vedeckého vybavenia do kozmických objektov (vzdialených planét, periodické kométy, asteroidov) môžu byť vykonávané s využitím vesmírnych LRE etapách.Použitia jadrových motory pre kozmických dopravných prostriedkoch je účelné, keď úlohu dosiahnuť obežnej dráhe satelit nebeské teleso, priamy kontakt s nebeského telesa, vzorkovacia materiály, a ďalší výskum vyžadujúce zvýšenie hmotnosti výskumný komplex, zahrnutie pristátie a vzlet etapách.Parametre motora
jadrovej motory pre kozmické lode bude rozširovať výskumný komplex "štartovacie okno" (vzhľadom k rýchlosti riadeného prietoku pracovnej tekutiny), čo zjednodušuje plánovanie a znižuje náklady na projekt.Štúdie vykonané RSC "Energia", ukázal, že YAERDU 150 kW až na tri roky je sľubný spôsob doručovania vesmírnych modulov v páse asteroidov.
Zároveň Research Service na obežnú dráhu vonkajšom planétam slnečnej sústavy vyžaduje zvýšenie prostriedkov, jadrového zariadenia, a to až do 5-7 rokov.Je dokázané, že zložitá YAERDU kapacita cca 1 MW ako súčasť výskumného kozmickej lodi bude poskytovať urýchleného dopravu po dobu 5-7 rokov, aby obežnej dráhe najviac vzdialenej planéty, planetárne Rovers do povrchu týchto planét, prírodných satelitov a pozemnou dopravou na Zemi s kométy, asteroidy a Merkúrmesiace Jupitera a Saturna.
opakované použitie lift (MB)
Jedným z najdôležitejších spôsobov, ako zlepšiť účinnosť dopravných operácií vo vesmíre je na jedno použitie prvkov dopravného systému.Jadrové motory pre kozmické lode kapacitou najmenej 500 kW umožňuje vytvoriť opakovane použiteľný kúdeľ a tým výrazne zlepšiť efektivitu multi-tier priestor dopravného systému.Zvlášť vhodné pre takýto systém v programe majú veľký ročný nákladnej dopravy.Príkladom by mohol byť program lunárneho skúmanie s vytváranie a udržiavanie neustále zvyšuje obývateľný základne a experimentálne technologické a priemyselné komplexy.
Výpočet obratu
Podľa prípravnej štúdie RSC "Energia", stavba základne na Mesiaci by mali byť dodané moduly s hmotnosťou asi 10 ton na obežnú dráhu Mesiaca. - Až 30 ton Celkový náklad od Zeme v konštrukcii s posádkou lunárny základňu a navštívil lunárny orbitálnej staniciodhaduje na 700-800 ton, a ročné nákladná doprava pre prevádzku a rozvoj základne -. 400-500 m
však Princíp fungovania nákladné jadrových motora neumožňuje, aby sa rozptýlil dostatočne rýchlo.Vzhľadom k dlhej dobe prepravy a teda značné problémy nájsť užitočné zaťaženie v zemskej radiačné pásy, nie všetky môže byť tovar dodaný s použitím plavidla s jadrovým motorom.Preto toky, ktoré môžu byť poskytované na základe YAERDU odhadnúť len 100-300 ton / rok.
Ekonomická efektívnosť ako kritérium ekonomickej efektívnosti inter-obežnej dráhe dopravného systému, je vhodné použiť hodnotu jednotkové náklady na dopravu na jednotku hmotnosti užitočného zaťaženia (GHG) z povrchu Zeme na cieľovej obežnej dráhe.RSC "Energia" bol vyvinutý ekonomický a matematický model, ktorý berie do úvahy hlavné zložky nákladov v dopravnom systéme:
- vytvárať a lisovacie obežná dráha moduly remorkér;
- kúpiť prevádzky jadrového zariadenia;
- prevádzkové náklady, ako aj náklady na výskum a vývoj a kapitálových nákladov je to možné.
ukazovatele nákladov závisí na optimálnych parametroch MB.Pomocou tohto modelu bol vyšetrovaný porovnávacie nákladovej efektívnosti využívania opakovane použiteľných vlečného založená YAERDU výkone cca 1 MW a jedným remorkér na základe sľubných raketové motory na kvapalné palivo v programe, aby sa zabezpečilo poskytovanie Zeme k Mesiacu obežnej dráhe nadmorskej výške 100 km celkovej hmotnosti užitočného zaťaženia 100 t / rok.Ak používate rovnaký nosný raketu nosnosť rovno nosnosti "Proton-M" a dvuhpuskovoy obvodov dopravného systému jednotkové náklady na poskytovanie jednotkovej hmotnosť užitočného zaťaženia pomocou zatahání na základe jadrovej motora by mali byť tri krát nižšia ako na jedno použitieremorkéry na základe kvapalinových raketových motorov s DM-3.
Záver
účinný jadrový pohon o priestor prispieva k riešeniu problémov životného prostredia Zeme, ľudský letu na Mars, vytvorenie systému bezdrôtového prenosu energie vo vesmíre, vykonávanie zabezpečených pohrebu vo vesmíre vysoko nebezpečné rádioaktívny odpad dôvodu jadrovej energie, vytvorenie pilotovaný lunárny základne a toppriemyselný rozvoj mesiaca, ochrana Zem z asteroidov a komét nebezpečenstvo.
