Nuclear engine para sa spaceships

Russia ay naging at pa rin ay ang nangunguna sa larangan ng nuclear espasyo kapangyarihan. Karanasan sa disenyo, konstruksiyon, commissioning at operasyon ng spacecraft nilagyan ng nuclear power sources ay mga organisasyon tulad ng RSC "Enerhiya" at "Roskosmos". Nuclear engine ay nagbibigay-daan upang mapatakbo ang sasakyang panghimpapawid para sa maraming mga taon, na ginagawa itong mas praktikal na angkop nang paulit-ulit.

makasaysayang record

Ang paggamit ng nuclear enerhiya sa espasyo ay hindi na isang fiction sa 70-ngian ng huling siglo. Ang unang nuclear engine sa 1970-1988 ay inilunsad sa espasyo at matagumpay na ginagamit sa space mga sasakyan (SV) obserbasyon ng "US-A". Sila ay inilapat sa thermoelectric sistema ng isang planta nuclear power (NPP) "Buck" electric kapangyarihan ng 3 kW.

Sa 1987-1988 ang dalawang aparato "Plasma-A" na may thermionic NPP "Topaz" 5 kW ay naging flight-testing space, kung saan kapangyarihan electric pagpapaandar (ERE) mula sa nuclear power source ay unang ipinatupad.

Ang isang complex ng mga pang-lupang nuclear power testing thermionic nuclear pag-install "Yenisei" kapangyarihan ng 5 kW. Batay sa mga teknolohiya na binuo proyekto thermionic nuclear power kapasidad ng 25-100 kW.

MB "Hercules"

RSC "Enerhiya" sa 70 na nagsimula sa pang-agham at praktikal na researches, ang layunin ng kung saan ay upang lumikha ng isang malakas na nuclear space engine para interorbital tug (MB) "Hercules". Work na humantong sa ang pundasyon para sa maraming mga taon ng nuclear electric pagpapaandar (YAERDU) na may thermionic nuclear power kapasidad ng ilang - daan-daang mga kilowatts at electric pagpapaandar unit kapasidad ng sampu-sampung sa daan-daang kilowatts.

Design parameter MB "Hercules":

• kapaki-pakinabang na mga de-koryenteng kapangyarihan ng nuclear kapangyarihan - 550 kW;
• tiyak na salpok electric pagpapaandar - 30 km / s;
• Electric pagpapaandar thrust - 26 H;
• mapagkukunan NPP at electric pagpapaandar - 16,000 oras;
• nagtatrabaho katawan electric pagpapaandar - Xenon;
• timbang (dry) tug - 14,5-15,7 t, kabilang Nei - 6.9 tonelada.

kapanahon

Sa XXI siglo ito ay oras upang lumikha ng isang bagong nuclear engine para sa space. Noong Oktubre 2009, sa isang pulong ng Komisyon ang bago Russian proyektong "Creation ng transportasyon at enerhiya module na may isang megawat-class-install ng isang nuclear power" ay opisyal na inaprubahan ng Presidential Council para sa paggawa ng makabago at teknolohikal na Development ng Russia Economy. Isasama nangungunang developer:

• Reactor halaman - JSC "NIKIET".
• Nuclear power plant na may gas turbine circuit kapangyarihan ng conversion, batay sa electric pagpapaandar Motors at ionic electrorocket YAERDU sa pangkalahatan - SSC "Research Center. M. V. Keldysha ", na kung saan ay din na responsable para sa samahan ng mga programa ng pag-unlad ng transportasyon at enerhiya module (tem) bilang isang buo.
• RSC "Enerhiya" bilang isang pangkalahatang tem designer ay dapat bumuo ng isang awtomatikong machine na may module na ito.

Mga katangian ng ang bagong pag-install

New nuclear engine para sa puwang Russia plano upang simulan ang komersyal na operasyon sa susunod na mga taon. Inaasahang mga katangian ng ang gas turbine YAERDU sumusunod. Ang reactor na ginagamit gas-cooled mabilis Breeder reaktor, ang temperatura ng ang nagtatrabaho fluid (isang pinaghalong mga Siya / Xe) bago ang turbine - 1500 K, ang kahusayan ng pag-convert ng thermal enerhiya sa elektrikal enerhiya - 35%, radiador-type ang mas malamig - pumatak-patak. Unit Timbang (reactor, radiation proteksyon, at conversion system, ngunit walang pagpapalamig emitter) - 6800 kg.

Space nuclear engine (nuclear power, nuclear power, kasama EPS) plan upang gamitin:

• Bilang bahagi ng mga hinaharap space sasakyan.
• Tulad ng mga pinagkukunan ng kuryente para sa enerhiya-intensive system at spacecraft.
• Upang malutas ang unang dalawang mga problema sa transportasyon at enerhiya module upang matiyak ang paghahatid ng mabibigat electrorocket spaceships at mga sasakyan sa nagtatrabaho orbit at karagdagang pang-matagalang enerhiya supply ng mga kagamitan.

Ang prinsipyo ng operasyon ng isang nuclear engine

Batay sa alinman sa ang synthesis ng nuclei o sa paggamit ng enerhiya fission ng nuclear fuel upang bumuo ng isang jet thrust. Makilala ang pag-install pulse-explosive at tuluy-tuloy uri. Blast planta emits sa espasyo miniature atomic bomb na nagpuputok ng ilang metro ang layo, ang sabog matutulak ang barko pasulong. Sa pagsasanay, tulad ng mga aparato ay hindi ginagamit.

Liquid pagpapaandar engine, sa kabilang dako, ay may matagal na binuo at nasubok. Bumalik sa 60s, Sobiyet espesiyalista ay dinisenyo ng isang maisasagawa modelo RD-0410. Ang mga sistema ay binuo sa Estados Unidos. Ang kanilang prinsipyo ay batay sa pag-init ng isang likido nuclear mini-reactor, ito ay convert sa steam at bumubuo ng isang jet stream, na pushes ang spacecraft. Kahit na ang mga aparato ay tinatawag na isang likidong bilang ang nagtatrabaho likido, kadalasan hydrogen ay ginagamit. Ang isa pang layunin ng space nuclear systems - pinapatakbo electric onboard network (kagamitan) ships at satellite.

Malakas device telecommunication global space komunikasyon

Sa sandaling ito, trabaho ay isinasagawa sa nuclear engine para sa puwang na iyon ay gagamitin sa mabibigat na kasangkapan space komunikasyon. RSC "Energia" ay natupad pag-aaral at mga disenyo ng pandaigdigang sistema ng space komunikasyon ay matipid mapagkumpitensya sa murang cellular phone na ay dapat na makamit ang paglipat ng mga "exchange ng telepono" mula sa Daigdig sa espasyo.

Ang mga kinakailangan para sa kanilang paglikha ay ang mga:

• halos kumpleto na pagpuno ng geostationary orbit (GEO) satellite operating at maluwag sa loob;
• pagkaubos ng dalas na mapagkukunan;
• positibong karanasan ng paglikha at komersyal na pagsasamantala ng impormasyon geostationary satellite "Yamal".

Kapag lumikha ka ng isang "Yamal" platform, bagong mga teknikal na solusyon ay 95%, na kung saan pinagana naturang device upang maging mapagkumpitensya sa mundo market ng mga serbisyo space.

Ito ay ipinapalagay na kapalit ng mga module na may mga teknolohikal na kagamitan sa komunikasyon halos tuwing pitong taon. Ito ay lumikha ng isang sistema ng multi-3-4 mabigat na satellite sa geostationary orbit na may isang pagtaas sa ang mga de-koryenteng kapangyarihan natupok sa pamamagitan ng mga ito. Sa una, ang spacecraft ay dinisenyo sa batayan ng solar power 30-80 KW. Ang susunod na hakbang ay gagamit ng nuclear engine 400 kW na may hanggang sa isang taon sa transportasyon mode (para sa paghahatid ng mga pangunahing module GSO) at 150-180 kW sa isang pinalawig na mode ng operasyon (ng hindi bababa sa 10-15 taon) bilang isang pinagmumulan ng power.

Nuclear engine sa antimeteoritnoy maprotektahan ang Earth System

Nakumpleto RKK "Enerhiya" sa huling bahagi ng 90 na disenyo ng pananaliksik ay nagpakita na sa paglikha ng mga antimeteoritnoy sistema ng Earth pagtatanggol mula sa nuclei ng mga kometa at asteroids nuclear power plant at maaaring YAERDU magamit upang:

1. Paglikha ng isang sistema para sa pagsubaybay ng mga trajectories ng asteroids at kometa na i-cross orbit ng Earth. Para sa ipinanukalang upang ayusin ang mga espesyal na spacecraft nilagyan ng optical at radar equipment para sa pag-detect ng mga mapanganib na mga bagay, sa pagkalkula ng ang mga parameter ng kanilang mga trajectories at pangunahing pag-aaral ng kanilang mga katangian. Ang sistema ng nuclear space engine na may dual-mode thermionic NPI kapasidad ng 150 kW ay maaaring maging kasangkot. Ang kanyang buhay ay dapat na hindi bababa sa 10 taon.
2. Pagsusuri ng epekto (termonuklear pagsabog device) sa landfill safe asteroid. YAERDU kapangyarihan ng paghahatid ng mga pagsubok patakaran ng pamahalaan sa isang asteroid-polygon ay depende sa masa ng naihatid payload (150-500 kW).
3. Paghahatid ng mga standard na exposure ay nangangahulugan (interceptor kabuuang masa ng 15-50 tonelada) para sa papalapit na sa mapanganib na bagay mundo. Atasan ang nuclear jet engine kapasidad ng 1-10 MW para sa paghahatid sa isang mapanganib asteroid termonuklear bayad, ang ibabaw ng kung saan pagsabog dahil sa jet asteroid materyal na magagawang upang tanggihan ang mga ito mula sa mapanganib na landas.

Paghahatid ng pananaliksik na kagamitan sa malalim na espasyo

Paghahatid ng siyentipikong kagamitan upang bagay espasyo (malayong planeta, pana-panahon na mga kometa, asteroids) ay maaaring natupad na may ang paggamit ng mga espasyo-based LRE yugto. Gamitin nuclear engine para sa mga sasakyan space ay kapaki-pakinabang, kapag inilagay sa ang gawain output sa orbita ng isang celestial katawan ng satellite, direct contact na may isang celestial katawan, ang pagpili ng materyal na mga halimbawa at iba pang mga pananaliksik na nangangailangan ng mass pagtaas sa pananaliksik complex, ang pagsasama ng landing at tumagal-off yugto.

parameter engine

Nuclear engine para sa spacecraft pananaliksik complex ay lalawak ang "window pagsisimula" (dahil sa isang kinokontrol na discharge ng uring bilis ng katawan), na pinapasimple pagpaplano at binabawasan ang gastos ng proyekto. natupad Studies out sa pamamagitan ng RSC "Energia", ay nagpakita na YAERDU 150 kW na may hanggang sa tatlong taon ay isang promising paraan ng paghahatid ng mga module sa espasyo asteroid belt.

Kasabay nito ang paghahatid ng isang yunit ng pananaliksik sa orbit ng malayong planeta ng solar system ay nangangailangan ng isang pagtaas sa mga mapagkukunan, isang nuclear-install ng hanggang sa 5-7 na taon. Ito ay pinatunayan na YAERDU complex na may kapasidad ng tungkol sa 1 MW bilang bahagi ng pananaliksik ay magbibigay-daan ang spacecraft pinabilis na paghahatid para sa 5-7 taon upang orbit isang artipisyal na satellite pinakamalayong planeta, planetary rovers sa ibabaw ng mga natural na mga satellite ng mga planeta, at paghahatid sa lupa Earth na may mga kometa, asteroids, Mercury at ang satellites ng Jupiter at Saturn.

Reusable lift (MB)

Isa sa mga pinaka-mahalagang paraan upang mapabuti ang kahusayan ng mga operasyon ng transportasyon sa espasyo ay magagamit muli mga elemento ng sistema ng transportasyon. Nuclear engine para sa spacecraft kapangyarihan ng hindi bababa sa 500 kW ay nagbibigay-daan sa iyo upang lumikha ng reusable tow at sa gayong paraan makabuluhang mapabuti ang kahusayan ng multi-tier sistema ng space transportasyon. Lalong kapaki-pakinabang para sa mga naturang isang sistema sa programa ay nagbibigay ng isang malaking taunang kargamento trapiko. Ang isang halimbawa ay ang isang programa ng lunar pagsaliksik sa paglikha at pagpapanatili ng isang pinapatakbo ng tao base ay patuloy na pagtaas at pang-eksperimentong teknolohiya at pang-industriya complexes.

pagkalkula ng turnover

Ayon sa disenyo ng pag-aaral RSC "Energia", ang konstruksiyon ng base sa buwan ay dapat na inihatid modules pagtimbang tungkol sa 10 tons, ang orbita of the Moon -. 30 m Kabuuang mga cargo mula sa Daigdig sa ang konstruksiyon ng isang pinapatakbo ng tao lunar base at bumisita sa lunar orbital istasyon ay tinatantya sa 700-800 tonelada at isang taunang kargamento trapiko para sa operasyon at pag-unlad ng mga batayang - 400-500 m.

Gayunman, ang mga prinsipyo ng nuclear engine ay hindi nagpapahintulot ng mga bapor sa maghiwa-hiwalay mabilis. Dahil sa matagal na panahon ng transportasyon at samakatuwid, hindi kakaunti oras sa paghahanap ng payload radiation sinturon hindi lahat ng cargo maaaring maihatid gamit tugboats na may nuclear engine. Samakatuwid, ang cargo na maaaring ibigay batay sa YAERDU tinatantya lamang 100-300 tons / taon.

pang-ekonomiya na kahusayan

Bilang isang criterion ng pang-ekonomiya kahusayan inter-orbit sistema ng transportasyon ito ay ipinapayong gumamit ng halaga ng ang yunit gastos ng transportasyon bawat yunit ng masa ng mga kargamento (GHG) emissions mula sa ibabaw ng lupa sa target na orbit. RSC "Energia" pang-ekonomiya at matematikal na modelo, na isinasaalang-alang ang mga pangunahing bahagi ng gastos sa sistema ng transportasyon ay binuo:

• ang paglikha at pag-aalis ng orbit tug yunit;
• para sa pagbili ng operating ng isang nuclear pasilidad;
• operating mga gastos, pati na rin ang para sa R & D at posibleng kabisera paggasta gastos.

Gastos parameter depende sa pinakamainam na mga parameter ng MB. Gamit ang modelo ay investigated comparative pang-ekonomiya kahusayan ng magagamit muli tug batay YAERDU kapangyarihan ng tungkol sa 1 mW at disposable humila sa ang batayan ng mga advanced na liquid rocket engine sa programa upang matiyak ang paghahatid sa Earth Moon orbit altitude ng 100 km payload kabuuang masa ng 100 tonelada / taon. Kapag ginagamit ang parehong booster kakayahan magpadala pantay na tungkulin "Proton-M" at dvuhpuskovoy circuit konstruksiyon ng sistema ng transportasyon tiyak na gastos sa pagpapadala bawat yunit ng masa ng mga kargamento gamit humila sa ang batayan ng nuclear engine ay tatlong beses na mas mababa kaysa kapag gumagamit ng disposable batay sa tugboats na may likido rocket engine ng uri MM-3.

konklusyon

Ang mabisang nuclear pagpapaandar para sa puwang nag-aambag sa ang solusyon ng mga problema sa kapaligiran ng lupa, ang mga flight ng tao sa Mars, ang paglikha ng isang sistema ng mga wireless na paghahatid ng enerhiya sa espasyo, ang pagpapatupad ng seguridad-pinahusay na libing sa espasyo lubhang mapanganib na radioactive basura lupa ng nuclear enerhiya, ang paglikha ng isang pinapatakbo ng tao ukol sa buwan base at ang mga komersyal na pag-unlad ng ang Buwan, upang masiguro protektahan ang Earth mula sa asteroid at kometa ipagsapalaran.