Atom motorer for romskip

Russland har vært og fortsatt 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 motor gjør det mulig å operere flyet i mange år, noe som gjør dem mer praktisk egnethet gjentatte ganger.

historisk rekord

Bruk av atomenergi i verdensrommet er ikke lenger en fiksjon på 70-tallet av forrige århundre. De første atom motorene i 1970-1988 ble lansert i verdensrommet og hell brukes i romfartøy (SV) observasjoner av "US-A". De blir anvendt på det termoelektriske system av et kjernekraftverk (NPP) "motspole" elektrisk kraft på 3 kW.

I 1987-1988 to enheter "Plasma-A" med thermionic NPP "Topaz" 5 kW har vært flight-ningsrommet, i løpet av hvilken effekt elektrisk fremdrift (ERE) fra kjernekraftkilden først ble innført.

Et kompleks av terrestrisk kjernekraft testing thermionic atomanlegg "jenisei" kraft på 5 kW. Basert på disse teknologiene utviklet prosjekter thermionic kjernekraftkapasitet på 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 motor for interorbital slepebåt (MB) "Hercules". Arbeid førte til grunnlaget for mange år med atom elektrisk fremdrift (YAERDU) med thermionic kjernekraft av et par - hundre kilowatt og elektrisk fremdriftsenheten kapasitet på ti til hundre kilowatt.

Design parametere MB "Hercules":

• nyttig elektrisk kraft fra kjernekraft - 550 kW;
• spesifikk impuls elektrisk fremdrift - 30 km / s;
• Elektrisk fremdrift thrust - 26 H;
• ressurs NPP og elektrisk fremdrift - 16.000 timer;
• arbeider legeme elektrisk fremdrift - xenon;
• vekt (tørr) slepebåt - 14,5-15,7 t, inkludert NEI - 6,9 tonn.

moderne

I XXI århundre er det på tide å lage en ny kjernefysisk motor for plass. I oktober 2009, på et møte i Kommisjonens nye russiske prosjektet "Opprettelse av transport og energi modul med en megawatt-klassen installasjon av et kjernekraft" har blitt offisielt godkjent av Presidential Rådet for modernisering og teknologisk utvikling av Russlands økonomi. er ledende utviklere:

• Reaktoranlegg - JSC "NIKIET".
• Kjernekraftverk med et gassturbinenergi-omformingskretsen, basert på den elektriske fremdriftsmotorer og ionisk electrorocket YAERDU generelt - SSC "Research Center. M. V. Keldysha", som også er ansvarlig for organiseringen av program for utvikling av transport og energi-modul (TEM) som helhet.
• RSC "Energy" som en generell TEM designer må utvikle en automatisk maskin med denne modulen.

Egenskaper ved det nye installasjons

Ny atom motor for plassen Russland planlegger å starte kommersiell drift i de neste årene. Projisert egenskapene til gassturbinen YAERDU følgende. Reaktoren som ble benyttet gasskjølte hurtig formeringsreaktor, temperaturen av arbeidsmediet (en blanding av He / Xe) før turbinen - 1500 K, effektiviteten av omdannelse av termisk energi til elektrisk energi - 35%, radiator-kjøler - drypp. Enhetsvekt (reaktor, stråling, og omformingssystemet, men uten kjøling emitter) - 6800 kg.

Space atom motorer (kjernekraft, kjernekraft, sammen med EPS) plan om å bruke:

• Som en del av fremtidige romfartøy.
• Som kilder til elektrisitet for energikrevende systemer og romfartøy.
• For å løse de to første problemene i transport og energi-modulen for å sikre levering av tunge electrorocket romskip og kjøretøy på arbeids bane og videre langsiktig energiforsyning av utstyret.

Prinsippet for drift av en atommotor

Basert enten på syntesen av kjerner eller på bruken av energi spalting av kjernebrensel for å danne en stråle skyvekraft. Skille installasjon puls-eksplosive og fluidtyper. Blast anlegget avgir i romskip miniatyr atombomber det detonerende noen få meter unna, skyves eksplosjonen skipet fremover. I praksis blir slike enheter ikke brukt.

Flytende fremdriftsmotorer, på den annen side, har lenge vært utviklet og testet. Tilbake i 60-årene, har sovjetiske eksperter utviklet en gjennomførbar modell RD-0410. Disse systemene ble utviklet i USA. Deres prinsipp er basert på oppvarming av en væske atomminireaktor, det er omdannet til damp, og danner en jetstrøm, som skyver sonden. Selv om innretningen kalles en væske som arbeidsfluid blir typisk anvendt hydrogen. Et annet formål med plass atom systemer - drevet elektrisk ombord nettverk (utstyr) skip og satellitter.

Tunge telekommunikasjon enheter global plass kommunikasjon

I øyeblikket, arbeides det med atom motorer for plass som skal brukes i tunge apparater plass kommunikasjon. RSC "Energia" har vært gjennomført studier og design av den globale plass kommunikasjonssystemet er økonomisk konkurransedyktig med billig mobiltelefon som skulle oppnå overføring av "telefonsentral" fra jorden til verdensrommet.

Forutsetningene for sin etablering er:

• en nesten fullstendig utfylling av den geostasjonære bane (geo) satellitter drifts og passiv;
• konsumpsjon av frekvens ressurs;
• positiv opplevelse av skaperverket og kommersiell utnyttelse av informasjons geostasjonære satellitter "Yamal".

Når du oppretter en "Yamal" plattform, nye tekniske løsninger har vært 95%, noe som gjorde slike enheter for å bli konkurransedyktige på verdensmarkedet på plass tjenester.

Det antas utskifting av moduler med teknologiske kommunikasjonsutstyr omtrent hvert sjuende år. Det ville skape et system av multi-3-4 tunge satellitter i geostasjonær bane med en økning i den elektriske kraften som forbrukes av dem. I første omgang har romfartøyet er utformet på bakgrunn av solenergi 30-80 kW. Det neste trinnet vil bruke atom motorer 400 kW med opp til ett år i transportmodus (for levering av grunnmodulen GSO) og 150-180 kW i en forlenget driftsmåte (minst 10-15 år) som en kraftkilde.

Nuclear motorer i antimeteoritnoy beskytte jorden System

Ferdig RKK "Energy" i slutten av 90-tallet design forskning har vist at i etableringen av antimeteoritnoy Earth forsvarssystem fra kjernen av kometer og asteroider kjernekraftverk og YAERDU kan brukes til:

1. Lage et system for overvåking av baner av asteroider og kometer som krysser jordbanen. For dette foreslått å anordne spesielle romfartøy utstyrt med optisk og radar utstyr for detektering av farlige gjenstander, å beregne parametrene for deres baner og primær studium av deres egenskaper. Systemet atom plass motor med dual-mode thermionic NPI kapasitet på 150 kW kan være involvert. Hennes liv bør være minst 10 år.
2. Tester av slag (termonukleære eksplosjon enhet) til fyll sikker asteroide. YAERDU kraftleveranse av testapparatet til en asteroide-polygon, avhenger av massen av den avgitte nyttelasten (150-500 kW).
3. Levering av standard eksponering betyr (interceptor totale massen av 15-50 tonn) for nærmer seg til det farlige objektet verden. Kreve atom jetmotor kapasitet på 1-10 MW for levering til en farlig asteroide kjernefysisk ladning, hvis overflate eksplosjon på grunn av stråle asteroide materiale i stand til å avvise den fra farlig vei.

Levering av forskningsutstyr i verdensrommet

Levering av vitenskapelig utstyr til plass objekter (fjerne planeter, periodiske kometer, asteroider) kan gjennomføres med bruk av rombaserte LRE etapper. Bruk kjernefysiske motorer for romfartøy er hensiktsmessig, da satt til oppgaven utgang til bane et himmellegeme av satellitt, direkte kontakt med et himmellegeme, valg av materialprøver og andre undersøkelser som krever masse økning forskning kompleks, inkludering av landing og take-off etapper.

parametere motorer

Kjerne motor for romfartøy forskning komplekset vil utvide "vindu start" (på grunn av en kontrollert utladning av arbeidshastigheten av kroppen), noe som forenkler planleggingen og reduserer kostnaden for prosjektet. Studier utført av RSC "Energia", viste at YAERDU 150 kW med opptil tre år er en lovende måte å levere moduler i verdensrommet asteroidebeltet.

Samtidig levering av en forskningsenhet på banen til fjerne planeter i solsystemet krever en økning i ressurser, atomanlegg opp til 5-7 år. Det er bevist at YAERDU kompleks med en kapasitet på ca 1 MW som en del av forskningen vil tillate romfartøyet akselerert levering i 5-7 år i bane rundt en kunstig satellitt fleste fjerne planeter, planeter rovere på overflaten av de naturlige satellittene av disse planetene, og levering på bakken Jorden med kometer, asteroider, kvikksølv og satellittene til Jupiter og Saturn.

Gjenbruk heis (MB)

En av de viktigste måtene å forbedre effektiviteten i transportoperasjoner i verdensrommet er gjenbrukbare elementer av transportsystemet. Nuclear motor for romfartøy effekt på minst 500 kW lar deg lage gjenbrukbare slep og dermed vesentlig forbedre effektiviteten av multi-lags plass transportsystem. Spesielt nyttig for et slikt system i programmet gir en stor årlig godstrafikk. Et eksempel kan være et program for månen leting med etableringen og vedlikeholdet av et bemannet basis er stadig økende og eksperimentelle teknologiske og industrielle komplekser.

beregning av omsetningen

Ifølge designstudier RSC "Energia", skal byggingen av basen på månen bli levert moduler som veier ca 10 tonn, bane av månen - 30 m. Total last fra Jorden i byggingen av en bemannet månebasen og besøkte månens bane stasjon er anslått til 700-800 tonn og en årlig godstrafikk for drift og utvikling av base - 400-500 m.

Men prinsippet om atom motoren ikke la fraktebåt å spre raskt. På grunn av den lange tid for transport og følgelig betydelig tid å finne nyttelaststrålingsbeltene ikke all last som kan leveres ved hjelp av slepebåter med atom motor. Derfor lasten som kan gis basert på YAERDU anslått bare 100-300 tonn / år.

økonomisk effektivitet

Som et kriterium for økonomisk effektivitet inter-bane transportsystem er det tilrådelig å bruke verdien av enhetskostnaden for transport pr masseenhet av nyttelasten (GHG) fra jordoverflaten inn i målet bane. RSC "Energia" økonomisk og matematisk modell, som tar de viktigste komponentene i kostnadene i transportsystemet i betraktning er utviklet:

• opprettelse og eliminering av bane slepeenheter;
• for kjøp av drift en kjernefysisk anlegg;
• driftskostnader, samt for R & D og mulige investeringskostnader.

Kostnads parametre avhenger av optimale parametre for MB. Ved hjelp av denne modellen ble undersøkt komparative økonomiske effektiviteten i gjenbruk slepebåt basert YAERDU effekt på omtrent 1 mW og disponibel napp på grunnlag av avansert flytende rakettmotor i programmet for å sikre levering til Jorden Moon bane høyde på 100 km nyttelast total masse på 100 tonn / år. Ved bruk av den samme forsterker bærekapasitet lik duty "Proton-M" og dvuhpuskovoy kretskonstruksjon av transportsystemet spesifikke leveringskostnader pr masseenhet av nyttelasten ved hjelp av slepebåten på basis av atom motoren vil være tre ganger lavere enn ved bruk av engangs basert på taubåter med flytende rakettmotorer av den type som MM-3.

konklusjon

Effektiv atom fremdrift for plass bidrar til løsningen av miljøproblemer på jorden, flukten av menneske til Mars skape et system for trådløs overføring av energi på plass, gjennomføring av forbedret sikkerhet begravelse i rommet svært farlig, radioaktivt avfall bakken av kjerneenergi, etablering av en bemannet månebasen og den kommersielle utviklingen av månen, for å sikre beskytte jorden fra asteroiden og komet fare.