Proiect TEM: reactor nuclear și propulsie electrică pentru spațiu
Unul dintre cele mai îndrăznețe proiecte din ultimii ani în domeniul tehnologiei spațiale se dezvoltă, și există motive de bine Știri. Recent s-a făcut cunoscut despre finalizarea lucrărilor la proiectul „Crearea unui modul de transport și energie bazat pe o centrală nucleară de clasă megawați”. Acum oamenii de știință trebuie să efectueze o serie de lucrări ulterioare, iar rezultatul final va fi apariția unui modul cu drepturi depline, potrivit pentru funcționare.
Una dintre opțiunile pentru amenajarea modulului de transport și energie
La sfârșitul lunii iulie, Roscosmos a aprobat raportul pentru anul 2018, indicând principalele activități și succese ale organizației. Printre altele, raportul menționează proiectul „Crearea unui modul de transport și energie bazat pe o centrală nucleară de clasă megawați”, dezvoltat în cadrul Programului de stat „Activități spațiale ale Rusiei pentru 2013-2020”.
Potrivit raportului, acest proiect a fost finalizat anul trecut. În cadrul acestor lucrări s-a întocmit documentația de proiectare, au fost fabricate și testate produse individuale. Până acum, vorbim despre componentele viitoarei amenajări a prototipului de sol al modulului de transport și energie (TEM).
Lucrările la crearea TEM nu se opresc aici. Toate activitățile ulterioare vor fi realizate în cadrul programului spațial federal existent. Din păcate, raportul Roskosmos nu oferă detalii tehnice ale proiectului TEM în forma sa actuală și nici nu indică intervalul de timp pentru lucrări. Cu toate acestea, aceste date sunt cunoscute din alte surse.
Potrivit raportului Roskosmos, lucrările pe tema TEM continuă și ar trebui să intre în curând într-o nouă etapă. Aceasta înseamnă că planurile pentru crearea unei rachete fundamental noi și a unei tehnologii spațiale, aprobate cu aproape 10 ani în urmă, vor fi implementate în viitorul apropiat.
Ideea unui modul de transport și energie bazat pe o centrală nucleară (NPP) în forma sa actuală a fost propusă în 2009. Dezvoltarea acestui produs urma să fie realizată de întreprinderile Roscosmos și Rosatom. Energia Rocket and Space Corporation și Keldysh Center Federal State Unitary Enterprise joacă un rol principal în proiect.
În 2010, proiectul a început, au început primele lucrări de cercetare și proiectare. La acea vreme, s-a susținut că principalele componente ale centralei nucleare și ale TEM vor fi gata până la sfârșitul deceniului. Proiectarea preliminară a TEM a fost pregătită în 2013. În 2014, au început testarea componentelor centralei nucleare și a motorului ionic ID-500. În viitor, au apărut în mod repetat rapoarte despre diverse lucrări și succese. Au fost construite și testate diverse elemente ale centralei nucleare și ale TEM, precum și a fost efectuată o căutare a domeniilor de aplicare a noii tehnologii.
Pe măsură ce proiectul TEM era în curs de dezvoltare, imaginile care arată aspectul aproximativ al acestui produs au fost publicate în mod regulat în surse deschise. Ultima dată când astfel de materiale au apărut în noiembrie anul trecut. Este curios că această versiune a aspectului a fost vizibil diferită de cele anterioare, deși avea unele asemănări în caracteristicile de bază.
Modulul de transport și energie este considerat un instrument multifuncțional pentru lucrul în spațiu, atât pe orbitele Pământului, cât și pe alte traiectorii. Cu ajutorul acestuia, în viitor este planificat să lanseze o sarcină utilă pe orbite sau să o trimită către alte corpuri cerești. De asemenea, TEM poate fi folosit pentru deservirea navelor spațiale sau în lupta împotriva resturilor spațiale.
TEM va primi ferme portante culisante, datorită cărora se vor asigura dimensiunile necesare. La ferme se propune montarea unei unități de putere cu o centrală cu reactoare, un complex de instrumente și asamblare, docuri, panouri solare etc. În secțiunea de coadă a modulului vor fi amplasate motoare rachete electrice în marș și manevră. Sarcina utilă va fi transportată folosind dispozitive de andocare.
Componenta principală a TEM este o centrală nucleară de clasă megawați, care a fost dezvoltată din 2009. Reactorul instalației trebuie să fie deosebit de rezistent la sarcinile de temperatură, ceea ce este asociat cu moduri speciale de funcționare. A fost ales un amestec de heliu-xenon ca agent de răcire. Puterea termică a centralei va ajunge la 3,8 MW, iar puterea electrică va ajunge la 1 MW. Pentru a elimina excesul de căldură, se recomandă utilizarea unui radiator-emițător de picurare.
Electricitatea dintr-o instalație nucleară trebuie alimentată la un motor electric de rachetă. Un motor ionic promițător ID-500 este în faza de testare. Cu o eficiență de până la 75%, ar trebui să prezinte o putere de 35 kW și o tracțiune de până la 750 mN. La testele din 2017, produsul ID-500 a funcționat pe stand timp de 300 de ore la o putere de 35 kW.
Conform datelor din anii precedenți, TEM în poziție de lucru va avea o lungime mai mare de 50-52 m cu un diametru (în funcție de fermele deschise și elementele de pe acestea) de peste 20 m. Greutate - cel puțin 20 tone.sau mai multe vehicule de lansare cu asamblare ulterioară. Sarcina utilă trebuie apoi să se andocheze cu ea. Durata de viață estimată, limitată de resursa reactorului, este de 10 ani.
Principala caracteristică a TEM cu centrale nucleare, care îl deosebește în mod fundamental de alte tehnologii de rachete și spațiale, este cel mai înalt impuls specific. Utilizarea unei centrale speciale și a unui motor electric de rachetă face posibilă obținerea parametrilor de tracțiune necesari cu un consum minim de combustibil nuclear. Astfel, teoretic, TEM este capabil să rezolve probleme care sunt inaccesibile sistemelor tradiționale de rachete alimentate cu combustibil chimic.
Datorită acestui fapt, devine posibilă utilizarea mai activă a motoarelor de susținere și de manevră pe tot parcursul zborului. În special, acest lucru face posibilă utilizarea unor trasee de zbor mai avantajoase către alte corpuri cerești. O durată de viață de 10 ani face posibilă utilizarea în mod repetat a TEM în diferite misiuni, reducând costul organizării acestora. În ansamblu, apariția unor sisteme precum TEM cu centrale nucleare va oferi cosmonauticii noi oportunități în toate domeniile majore de activitate.
Motoarele obișnuite TEM ar trebui să utilizeze doar o parte din energia electrică din sistemele de generare. În consecință, rămâne o marjă mare de putere disponibilă pentru utilizare de către echipamentul țintă.
Cu toate acestea, există și dezavantaje semnificative. În primul rând, este necesitatea dezvoltării unui număr de noi tehnologii și complexitatea generală a proiectului. Ca urmare, crearea TEM necesită mult timp și finanțare adecvată. Astfel, proiectul Roskosmos este în dezvoltare de aproximativ 10 ani, dar aplicarea practică a TEM-ului finit este încă într-un viitor îndepărtat. Costul total al proiectului este estimat la 17 miliarde de ruble.
Varianta a apariției TEM, prezentată toamna trecută
Utilizarea unei centrale nucleare duce la limitări serioase în diferite etape. De exemplu, testele unei centrale nucleare finite sau ale TEM în ansamblu sunt posibile numai pe orbită, ceea ce va minimiza daunele din posibile situații de urgență. Același lucru este valabil și pentru funcționarea modulului de transport și energie finit.
Potrivit ultimelor știri, dezvoltarea proiectului „Crearea unui modul de transport și energie pe baza unei centrale nucleare de clasă megawați” a fost finalizată cu succes. Unele probe-machete necesare pentru testare sunt deja gata. În următorii ani, întreprinderile din Roskosmos și Rosatom vor trebui să efectueze o serie de lucrări importante cu aceste produse și alte produse.
Prototipul de zbor TEM este planificat să fie construit în 2022-23. După aceea, ar trebui să înceapă diverse teste, care vor dura câțiva ani. Punerea în funcțiune completă a funcționării TEM este așteptată în 2030.
La sfârșitul lunii iunie, s-a aflat despre pregătirea șantierului pentru funcționarea TEM. Un astfel de echipament va fi lansat din cosmodromul Vostochny. Nu cu mult timp în urmă, a fost anunțată un concurs pentru dezvoltarea și construcția unui complex de instalații pentru pregătirea navelor spațiale și a unui modul de transport și energie. Documentația de proiectare a complexului tehnic ar trebui elaborată în 2025-26. Construcția este programată să înceapă în 2027, iar punerea în funcțiune va avea loc în 2030. Valoarea contractului este de 13,2 miliarde de ruble.
Astfel, diverse lucrări pe tema rachetelor avansate și tehnologiei spațiale cu centrale nucleare vor continua pe parcursul următorului deceniu. Unele organizații vor trebui să finalizeze dezvoltarea și să testeze modulul de transport și energie, în timp ce altele vor pregăti infrastructura pentru funcționarea acestuia. Pe baza rezultatelor tuturor acestor lucrări, în 2030 industria spațială rusă va avea la dispoziție o tehnologie fundamental nouă, cu capacități largi. Cu toate acestea, complexitatea tuturor etapelor unui program promițător poate duce la o schimbare a programului.
Una dintre opțiunile pentru amenajarea modulului de transport și energie
Raport de lucru
La sfârșitul lunii iulie, Roscosmos a aprobat raportul pentru anul 2018, indicând principalele activități și succese ale organizației. Printre altele, raportul menționează proiectul „Crearea unui modul de transport și energie bazat pe o centrală nucleară de clasă megawați”, dezvoltat în cadrul Programului de stat „Activități spațiale ale Rusiei pentru 2013-2020”.
Potrivit raportului, acest proiect a fost finalizat anul trecut. În cadrul acestor lucrări s-a întocmit documentația de proiectare, au fost fabricate și testate produse individuale. Până acum, vorbim despre componentele viitoarei amenajări a prototipului de sol al modulului de transport și energie (TEM).
Lucrările la crearea TEM nu se opresc aici. Toate activitățile ulterioare vor fi realizate în cadrul programului spațial federal existent. Din păcate, raportul Roskosmos nu oferă detalii tehnice ale proiectului TEM în forma sa actuală și nici nu indică intervalul de timp pentru lucrări. Cu toate acestea, aceste date sunt cunoscute din alte surse.
anamneză
Potrivit raportului Roskosmos, lucrările pe tema TEM continuă și ar trebui să intre în curând într-o nouă etapă. Aceasta înseamnă că planurile pentru crearea unei rachete fundamental noi și a unei tehnologii spațiale, aprobate cu aproape 10 ani în urmă, vor fi implementate în viitorul apropiat.
Ideea unui modul de transport și energie bazat pe o centrală nucleară (NPP) în forma sa actuală a fost propusă în 2009. Dezvoltarea acestui produs urma să fie realizată de întreprinderile Roscosmos și Rosatom. Energia Rocket and Space Corporation și Keldysh Center Federal State Unitary Enterprise joacă un rol principal în proiect.
În 2010, proiectul a început, au început primele lucrări de cercetare și proiectare. La acea vreme, s-a susținut că principalele componente ale centralei nucleare și ale TEM vor fi gata până la sfârșitul deceniului. Proiectarea preliminară a TEM a fost pregătită în 2013. În 2014, au început testarea componentelor centralei nucleare și a motorului ionic ID-500. În viitor, au apărut în mod repetat rapoarte despre diverse lucrări și succese. Au fost construite și testate diverse elemente ale centralei nucleare și ale TEM, precum și a fost efectuată o căutare a domeniilor de aplicare a noii tehnologii.
Pe măsură ce proiectul TEM era în curs de dezvoltare, imaginile care arată aspectul aproximativ al acestui produs au fost publicate în mod regulat în surse deschise. Ultima dată când astfel de materiale au apărut în noiembrie anul trecut. Este curios că această versiune a aspectului a fost vizibil diferită de cele anterioare, deși avea unele asemănări în caracteristicile de bază.
Caracteristici tehnice
Modulul de transport și energie este considerat un instrument multifuncțional pentru lucrul în spațiu, atât pe orbitele Pământului, cât și pe alte traiectorii. Cu ajutorul acestuia, în viitor este planificat să lanseze o sarcină utilă pe orbite sau să o trimită către alte corpuri cerești. De asemenea, TEM poate fi folosit pentru deservirea navelor spațiale sau în lupta împotriva resturilor spațiale.
TEM va primi ferme portante culisante, datorită cărora se vor asigura dimensiunile necesare. La ferme se propune montarea unei unități de putere cu o centrală cu reactoare, un complex de instrumente și asamblare, docuri, panouri solare etc. În secțiunea de coadă a modulului vor fi amplasate motoare rachete electrice în marș și manevră. Sarcina utilă va fi transportată folosind dispozitive de andocare.
Componenta principală a TEM este o centrală nucleară de clasă megawați, care a fost dezvoltată din 2009. Reactorul instalației trebuie să fie deosebit de rezistent la sarcinile de temperatură, ceea ce este asociat cu moduri speciale de funcționare. A fost ales un amestec de heliu-xenon ca agent de răcire. Puterea termică a centralei va ajunge la 3,8 MW, iar puterea electrică va ajunge la 1 MW. Pentru a elimina excesul de căldură, se recomandă utilizarea unui radiator-emițător de picurare.
Electricitatea dintr-o instalație nucleară trebuie alimentată la un motor electric de rachetă. Un motor ionic promițător ID-500 este în faza de testare. Cu o eficiență de până la 75%, ar trebui să prezinte o putere de 35 kW și o tracțiune de până la 750 mN. La testele din 2017, produsul ID-500 a funcționat pe stand timp de 300 de ore la o putere de 35 kW.
Conform datelor din anii precedenți, TEM în poziție de lucru va avea o lungime mai mare de 50-52 m cu un diametru (în funcție de fermele deschise și elementele de pe acestea) de peste 20 m. Greutate - cel puțin 20 tone.sau mai multe vehicule de lansare cu asamblare ulterioară. Sarcina utilă trebuie apoi să se andocheze cu ea. Durata de viață estimată, limitată de resursa reactorului, este de 10 ani.
Perspective excelente
Principala caracteristică a TEM cu centrale nucleare, care îl deosebește în mod fundamental de alte tehnologii de rachete și spațiale, este cel mai înalt impuls specific. Utilizarea unei centrale speciale și a unui motor electric de rachetă face posibilă obținerea parametrilor de tracțiune necesari cu un consum minim de combustibil nuclear. Astfel, teoretic, TEM este capabil să rezolve probleme care sunt inaccesibile sistemelor tradiționale de rachete alimentate cu combustibil chimic.
Datorită acestui fapt, devine posibilă utilizarea mai activă a motoarelor de susținere și de manevră pe tot parcursul zborului. În special, acest lucru face posibilă utilizarea unor trasee de zbor mai avantajoase către alte corpuri cerești. O durată de viață de 10 ani face posibilă utilizarea în mod repetat a TEM în diferite misiuni, reducând costul organizării acestora. În ansamblu, apariția unor sisteme precum TEM cu centrale nucleare va oferi cosmonauticii noi oportunități în toate domeniile majore de activitate.
Motoarele obișnuite TEM ar trebui să utilizeze doar o parte din energia electrică din sistemele de generare. În consecință, rămâne o marjă mare de putere disponibilă pentru utilizare de către echipamentul țintă.
Cu toate acestea, există și dezavantaje semnificative. În primul rând, este necesitatea dezvoltării unui număr de noi tehnologii și complexitatea generală a proiectului. Ca urmare, crearea TEM necesită mult timp și finanțare adecvată. Astfel, proiectul Roskosmos este în dezvoltare de aproximativ 10 ani, dar aplicarea practică a TEM-ului finit este încă într-un viitor îndepărtat. Costul total al proiectului este estimat la 17 miliarde de ruble.
Varianta a apariției TEM, prezentată toamna trecută
Utilizarea unei centrale nucleare duce la limitări serioase în diferite etape. De exemplu, testele unei centrale nucleare finite sau ale TEM în ansamblu sunt posibile numai pe orbită, ceea ce va minimiza daunele din posibile situații de urgență. Același lucru este valabil și pentru funcționarea modulului de transport și energie finit.
Viitorul apropiat
Potrivit ultimelor știri, dezvoltarea proiectului „Crearea unui modul de transport și energie pe baza unei centrale nucleare de clasă megawați” a fost finalizată cu succes. Unele probe-machete necesare pentru testare sunt deja gata. În următorii ani, întreprinderile din Roskosmos și Rosatom vor trebui să efectueze o serie de lucrări importante cu aceste produse și alte produse.
Prototipul de zbor TEM este planificat să fie construit în 2022-23. După aceea, ar trebui să înceapă diverse teste, care vor dura câțiva ani. Punerea în funcțiune completă a funcționării TEM este așteptată în 2030.
La sfârșitul lunii iunie, s-a aflat despre pregătirea șantierului pentru funcționarea TEM. Un astfel de echipament va fi lansat din cosmodromul Vostochny. Nu cu mult timp în urmă, a fost anunțată un concurs pentru dezvoltarea și construcția unui complex de instalații pentru pregătirea navelor spațiale și a unui modul de transport și energie. Documentația de proiectare a complexului tehnic ar trebui elaborată în 2025-26. Construcția este programată să înceapă în 2027, iar punerea în funcțiune va avea loc în 2030. Valoarea contractului este de 13,2 miliarde de ruble.
Astfel, diverse lucrări pe tema rachetelor avansate și tehnologiei spațiale cu centrale nucleare vor continua pe parcursul următorului deceniu. Unele organizații vor trebui să finalizeze dezvoltarea și să testeze modulul de transport și energie, în timp ce altele vor pregăti infrastructura pentru funcționarea acestuia. Pe baza rezultatelor tuturor acestor lucrări, în 2030 industria spațială rusă va avea la dispoziție o tehnologie fundamental nouă, cu capacități largi. Cu toate acestea, complexitatea tuturor etapelor unui program promițător poate duce la o schimbare a programului.
informații