Nuclear motoaren foar romteskippen

Ruslân hat west en is noch altyd de lieder op it mêd fan de nukleêre romte macht. Underfining yn it ûntwerp, bou, yn gebrûk nimmen en eksploitaasje fan romtesonde útrist mei nukleêre macht boarnen binne organisaasjes lykas de RSC "Enerzjy" en "Roskosmos". Nukleêre motor makket it mooglik betsjinje it fleantúch foar in protte jierren, wêrtroch se mear praktyske gaadlikens faker as ien kear.

histoaryske record

It brûken fan kearnenerzjy yn de romte is net mear in fiksje yn 'e 70-er jierren fan de foarige ieu. De earste nuclear motors yn 1970-1988 waarden lansearre yn romte en sukses brûkt by romte voertuigen (SV) observaasjes fan "US-A". Se wurde tapast om de thermoelectric systeem fan in kearnsintrale (NPP) "Buck" elektryske krêft fan 3 kW.

Yn 1987-1988 twa apparaten "Plasma-A" met thermionic NPP "Topaz" 5 kW hat west flight-teste romte, ûnder hokker macht elektryske oandriuwing (Ere) fan 'e nukleêre macht boarne waard earst útfierd.

In kompleks fan ierdske kearnsintrale testen thermionic nukleêre ynstallaasje "Jenisej" macht fan 5 kW. Op grûn fan dy technologyen ûntwikkele projekten thermionic nukleêre macht kapasiteit fan 25-100 kW.

MB "Hercules"

RSC "Enerzjy" yn de jierren 70 begûn de wittenskiplike en praktyske ûndersiket, it doel fan dat wie te meitsjen in krêftige nukleêre romte engine foar interorbital tug (MB) "Hercules". Wurk late ta de stifting foar in soad jierren fan de nukleêre elektryske oandriuwing (YAERDU) mei thermionic nukleêre krêft kapasiteit fan in pear - hûnderten kilowatt en elektryske oandriuwing unit kapasiteit fan tsientallen oan hûnderten kilowatt.

Design parameters MB "Hercules":

• useful elektryske krêft fan nukleêre macht - 550 kW;
• spesifike impulse elektryske oandriuwing - 30 km / s;
• Elektryske oandriuwing stoßen - 26 H;
• resource NPP en elektryske oandriuwing - 16.000 oeren;
• working liif elektryske oandriuwing - xenon;
• weight (droech) tug - 14,5-15,7 t, wêrûnder NEI - 6.9 ton.

hjoeddeisk

Yn de XXI ieu is it tiid om in nije nukleêre motor romteferlet. Yn oktober 2009, op in gearkomste fan de Kommisje syn nije Russyske projekt "Creation fan ferfier en enerzjy module mei in megawatt-klasse ynstallaasje fan in nukleêre krêft" is offisjeel goedkard troch de Presidential Ried foar modernisearring en technologyske ûntwikkeling fan Ruslâns Ekonomy. binne liedend ûntwikkelers:

• Reactor plant - JSC "NIKIET".
• Kearnsintrale mei in gas turbine macht ombou circuit, basearre op de elektryske oandriuwing motors en ioanyske electrorocket YAERDU yn it algemien - SSC "Research Center. M. V. Keldysha ", dat is ek ferantwurdlik foar de organisaasje fan it programma fan de ûntwikkeling fan it ferfier en enerzjy module (vilege) as in gehiel.
• RSC "Enerzjy" as in algemiene vilege ûntwerper ûntwikkelje moat in automatyske masine mei dizze module.

Skaaimerken fan de nije ynstallaasje

Nije nuclear motor romteferlet Ruslân plannen te begjinnen kommersjele operaasje yn 'e kommende jierren. Foarsei skaaimerken fan it gas turbine YAERDU oanhing. De reaktor brûkte gas-kuolle flugge breeder reactor, de temperatuer fan de wurkjende floeistof (in mingsel fan Hy / Xe) foar de turbine - 1500 K, de effisjinsje fan it omsette termyske enerzjy yn elektryske enerzjy - 35%, radiator-type Koeler - drip. Unit Gewicht (reactor, strieling beskerming, en ombou systeem, mar sûnder Distributeur emitter) - 6800 kg.

Romte nukleêre motors (nukleêre macht, nukleêre macht, tegearre mei EPS) plan te brûken:

• As ûnderdiel fan takomstige romte voertuigen.
• As boarnen fan elektrisiteit foar enerzjy-yntinsyf systemen en romtesonde.
• Oplosse de earste twa problemen yn de transport en enerzjy module te garandearjen fan de levering fan swiere electrorocket romteskippen en voertuigen op 'e wurkje orbit en fierdere lange-termyn enerzjyfoarsjenning fan de apparatuer.

It prinsipe fan de wurking fan in nukleêre motor

Op grûn itsij op de synteze fan kearnen of op it brûken fan enerzjy fission fan nukleêre brânstof te foarmje in jet thrust. Ûnderskiede ynstallaasje puls-eksplosyf en fluid typen. Blast plant emits yn romte Miniature atomic bommen dat detonating in pear meter fierderop, de blast treau it skip nei foaren. Yn 'e praktyk, sokke apparaten wurde net brûkt.

Liquid oandriuwing motors, oan 'e oare kant, hat lang al ûntwikkele en hifke. Werom yn de jierren '60, Sovjet spesjalisten hawwe ûntwurpen in wurkbere model RD-0410. Dy systemen waarden ûntwikkele yn de Feriene Steaten. Harren prinsipe is basearre op de ferwaarming fan in floeistof nuclear mini-reactor, it is omboud ta stoom en foarmet in jet stream, dy't triuwt de romtesonde. Hoewol't it apparaat hjit in floeistof as de wurkje floeistof, typysk wetterstof wurdt brûkt. In oar doel fan romte nukleêre systemen - powered elektryske Onboard netwurk (apparatuer) skippen en satellites.

Swiere Telecommunication apparaten globale romte kommunikaasje

Op it stuit, wurdt wurke oan nukleêre motors foar romte dy 'sil brûkt wurde yn in swiere apparaat romte kommunikaasje. RSC "Energia" binne útfierd stúdzjes en ûntwerpen fan de wrâldwide romte kommunikaasje systeem is ekonomysk wedstriden net mei goedkeap sellulêre tillefoan dat soe eins te realisearjen de oerdracht fan "telefoanyske útwikseling" út 'e ierde yn de romte.

De betingsten foar harren skepping binne:

• hast folsleine folling fan it geostationary baan (GEO) Satelliten eksploitearjen en passive;
• útputting fan frekwinsje resource;
• positive ûnderfining fan de skepping en kommersjele eksploitaasje fan ynformaasje geostationary Satelliten "Yamal".

As jo meitsje in "Yamal" platfoarm, nije technyske oplossings west hawwe 95%, dy't ynskeakele sokke apparaten te wurden wedstriden net op 'e wrâldmerk fan romte tsjinsten.

Oannomd wurdt ferfangen fan modules mei technologyske kommunikaasje apparatuer ûngefear alle sân jier. It soe meitsje in systeem fan multi-3-4 swiere satelliten yn geostationary baan by in ferheging yn it elektryske krêft fertarre troch harren. Yn it earstoan, de romtesonde binne ûntwurpen op basis fan sinnestroom 30-80 kW. De folgjende stap sil brûke nukleêre motors 400 kW mei maksimaal in jier yn it ferfier modus (foar de levering fan basale module GSO) en 150-180 kW yn in útboude wize fan funksjonearjen (op syn minst 10-15 jier) as macht boarne.

Kearnsintrales motors yn antimeteoritnoy beskermje de Ierde System

Klear RKT "Enerzjy" yn de lette 90 fan design ûndersyk hat sjen litten dat yn 'e oprjochting fan antimeteoritnoy Earth definsje systeem fan de kearnen fan Kometen en planetoïden kearnsintrale en YAERDU kin brûkt wurde oan:

1. It meitsjen fan in systeem foar it folgjen fan de trajectories fan planetoïden en kometen dy't cross Ierde syn baan. Foar dizze útstelde te regeljen spesjale romtesonde útrist mei optyske en radar apparatuer foar detecting gefaarlike foarwerpen, it berekkenjen fan de parameters fan harren trajectories en primêre stúdzje fan harren skaaimerken. It systeem nukleêre romte motor mei dual-mode thermionic NPI kapasiteit fan 150 kW kinne wurde belutsen. Har libben moat wêze op syn minst 10 jier.
2. Tests of effekt (thermonuclear explosie apparaat) nei it stoart feilich asteroïde. YAERDU macht oplevering fan de test apparatuer oan in asteroïde-Polygoon hinget ôf fan de massa fan de levere lading (150-500 kW).
3. Levering fan de standert exposure betsjut (Interceptor totale massa fan 15-50 ton) foar de opkommende nei it gefaarlike foarwerp wrâld. Require nukleêre jet motor kapasiteit fan 1-10 MW foar levering oan in nuodlik planetoïde thermonuclear lading, it oerflak fan hokker eksploazje fanwege jet asteroïde materiaal kinne wegerje it út gefaarlik paad.

Levering fan ûndersyk apparatuer yn djippe romte

Levering fan wittenskiplike apparatuer oan romte foarwerpen (fiere planeten, periodike kometen, planetoïden) kin wurde útfierd mei it brûken fan romte-basearre LRE poadia. Brûk nukleêre motors foar romte reau is middel, doe't sette om de taak útfier te orbit in himellichem fan de satellyt, direkt kontakt mei in himellichem, de kar fan materiaal gebrûk en oar ûndersyk easkjen massa ferheging ûndersyk kompleks, it opnimmen fan de lâning en nimme-off poadia.

parameters motoren

Nuclear motor foar romtesonde ûndersyk kompleks sil útwreidzje de "finster start" (as gefolch fan in kontrolearre ôffier fan de beropsbefolking snelheid fan it lichem), dy't simplifies planning en ferminderet de kosten fan it projekt. Stúdzjes útfierd troch RSC "Energia", die bliken dat YAERDU 150 kW mei maksimaal trije jier is in kânsrike middel fan útbringen fan modules yn romte asteroïde riem.

Tagelyk de levering fan in ûndersyk ienheid op de baan fan fiere planeten fan it sinnestelsel freget om in tanimming fan middels, in nukleêre ynstallaasje oant 5-7 jier. It is bewiisd dat YAERDU kompleks mei in kapasiteit fan likernôch 1 MW as ûnderdiel fan it ûndersyk sil tastean de romtesonde flugger levering foar 5-7 jierren te orbit in keunstmjittige satellyt fierste planeten, planetêre rovers op it oerflak fan 'e natuerlike satelliten fan dy planeten, en levering oan de grûn Ierde mei Kometen, planetoïden, Merkurius en de satelliten fan Jupiter en Saturnus.

Reusable lift (MB)

Ien fan de meast wichtige wegen te ferbetterjen fan de effisjinsje fan it ferfier operaasjes yn romte is reusable eleminten fan it ferfier systeem. Nuclear motor foar romtesonde macht fan op syn minst 500 kW kinne jo te meitsjen Werbrûkber tow en dêrmei gâns ferbetterje de effisjinsje fan multi-tier romte ferfier systeem. Benammen brûkber foar sa'n systeem yn de programma jouwe in grutte jierlikse lading ferkear. In foarbyld soe in programma fan Lunar exploration mei it oprjochtsjen en ûnderhâld fan in manned basis wurdt hieltyd tanimmende en eksperimintele technologyske en yndustriële kompleksen.

berekkening fan de omset

Neffens it ûntwerp studies RSC "Energia", de bou fan 'e basis op de moanne moat wurde levere modules gewicht fan likernôch 10 ton, de baan fan' e moanne -. 30 m Totaal fracht fan de ierde ôf yn 'e bou fan in bewekke: Lunar basis en besocht de moannelanner orbital stasjon wurdt rûsd op 700-800 ton en in jierlikse frachtferfier ferkear foar de eksploitaasje en de ûntwikkeling fan de basis - 400-500 m.

Lykwols, it prinsipe fan 'e nukleêre motor stipet it frachtskip te verspreid gau. Troch de lange tiid fan ferfier en dêrom, flinke tiid finen lading strieling riemen net alle fracht kin levere wurde mei help fan sleepboaten mei nukleêre motor. Dêrom, de lading dy't mooglik foarsjoen wurde basearre op YAERDU estimated mar 100-300 ton / it jier.

ekonomyske efficiency

As kritearium fan ekonomyske effisjinsje inter-baan ferfier systeem is it oan te rieden om gebrûk meitsje fan de wearde fan 'e ienheid kosten fan it ferfier per ienheid massa fan de lading (Hälsena BKG) útstjit fan it oerflak fan' e ierde yn de selektearre baan. RSC "Energia" ekonomyske en wiskundige model, dat wurdt rekken hâlden mei de wichtichste ûnderdielen fan de kosten yn it ferfier systeem is ûntwikkele:

• it oprjochtsjen en opheffen fan baan tug units;
• foar de oankeap fan it betsjinjen fan in nukleêre fasiliteit;
• bedriuwsfieringskosten, likegoed as foar de R & D en mooglike haadstêd útjeften kosten.

Kosten parameters binne ôfhinklik fan de optimale parameters fan MB. Mei help fan dit model waard ûndersocht ferlykjende ekonomyske effisjinsje fan Werbrûkber tug basearre YAERDU macht fan likernôch 1 MW en te besteegjen tug oan 'e basis fan avansearre floeiber raket motor yn it programma te garandearjen levering oan de Ierde Moon baan hichte fan 100 km lading totale massa fan 100 ton / it jier. By it brûken fan deselde Booster carrying kapasiteit gelikense plicht "Proton-M" en dvuhpuskovoy sirkwy oanlis fan it ferfier systeem spesifike ferstjoerkosten per ienheid massa fan de lading mei help tug op basis fan de nukleêre motor sil trije kear leger as by it brûken fan de wegwerp basearre op sleepboaten mei floeibere rocket motors fan it type MM-3.

konklúzje

Effektive nuclear oandriuwing romteferlet draacht by oan de oplossing fan it miljeu problemen fan 'e ierde, de flecht fan' e minske nei Mars, it meitsjen fan in systeem fan Wireless oerdracht fan enerzjy yn romte, de útfiering fan feiligens-ferbettere it begraven yn de romte tige gefaarlik radioaktive ôffal grûn fan nukleêre enerzjy, it ta stân kommen fan in bewekke: Lunar basis en de kommersjele ûntwikkeling fan 'e moanne, om te soargjen beskermje de ierde út asteroïde en komeet gefaar.