Eden najbolj drznih projektov zadnjih let na področju vesoljske tehnologije se razvija in obstajajo razlogi za dobre novice. Pred kratkim je postalo znano o zaključku del projekta "Ustvarjanje transportnega in energetskega modula na osnovi jedrske elektrarne razreda megavatov". Zdaj morajo znanstveniki opraviti številna nadaljnja dela, končni rezultat pa bo nastanek polnopravnega modula, primernega za uporabo.
Poročilo o delu
Konec julija je Roskosmos potrdil poročilo za leto 2018, v katerem so navedena glavna področja delovanja in uspehi organizacije. Poročilo med drugim omenja projekt „Ustvarjanje transportnega in energetskega modula na osnovi jedrske elektrarne razreda megavatov“, razvit v okviru državnega programa „Vesoljske dejavnosti Rusije za obdobje 2013–2020“.
Po poročilu je bil ta projekt zaključen lani. V okviru tega dela je bila pripravljena projektna dokumentacija, izdelani in preizkušeni posamezni izdelki. Medtem ko govorimo o sestavinah prihodnje postavitve zemeljskega prototipa transportnega in energetskega modula (TEM).
Delo pri ustvarjanju TEM se tu ne ustavi. Vse nadaljnje aktivnosti bodo potekale v okviru obstoječega zveznega vesoljskega programa. Na žalost poročilo Roscosmosa ne vsebuje tehničnih podrobnosti o projektu TEM v sedanji obliki, prav tako pa ne navaja časovnih razporedov del. Vendar so ti podatki znani iz drugih virov.
Zgodovina vprašanja
Po poročilu Roscosmosa se delo na TEM nadaljuje in bi moralo kmalu vstopiti v novo fazo. To pomeni, da se bodo načrti za ustvarjanje bistveno nove raketne in vesoljske tehnologije, odobreni pred skoraj 10 leti, uresničili v bližnji prihodnosti.
Zamisel o transportnem in energetskem modulu na osnovi jedrske elektrarne (NEK) v sedanji obliki je bila predlagana leta 2009. Razvoj tega izdelka naj bi izvajala podjetja Roscosmos in Rosatom. Vodilno vlogo pri projektu imata raketno -vesoljska korporacija Energia in Zvezno državno enotno podjetje Keldysh Center.
Leta 2010 se je projekt začel, začelo se je prvo raziskovalno in oblikovalsko delo. Takrat so trdili, da bodo glavne komponente jedrske elektrarne in TEM pripravljene do konca desetletja. Idejni projekt TEM je bil pripravljen leta 2013. Leta 2014 so se začela testiranja sestavnih delov jedrske elektrarne in ionskega motorja ID-500. V prihodnosti je bilo veliko poročil o različnih delih in uspehih. Zgrajeni in preizkušeni so bili različni elementi jedrske elektrarne in TEM ter izvedeno iskanje področij uporabe nove tehnologije.
Ko je bil projekt TEM razvit, so bile slike, ki prikazujejo približen videz tega izdelka, redno objavljane v odprtih virih. Nazadnje so se takšni materiali pojavili novembra lani. Zanimivo je, da se je ta različica videza bistveno razlikovala od prejšnjih, čeprav je imela v osnovnih lastnostih nekaj podobnosti.
Tehnične lastnosti
Transportni in energetski modul velja za večnamensko vozilo za delo v vesolju, tako v zemeljskih orbitah kot na drugih poteh. Z njegovo pomočjo se v prihodnosti načrtuje izstrelitev tovora v orbite ali pošiljanje na druga nebesna telesa. TEM se lahko uporablja tudi za servisiranje vesoljskih plovil ali za boj proti vesoljskim naplavinam.
TEM bo prejel drsne nosilne nosilce, zaradi česar bodo zagotovljene potrebne dimenzije. Na kmetijah se predlaga vgradnja pogonske enote z reaktorsko instalacijo, instrumentacijsko -montažnega kompleksa, priklopnih naprav, sončnih kolektorjev itd. V zadnjem delu modula bodo križarjeni in ranžirni električni raketni motorji. Tovor se bo prevažal s pomočjo priklopnih naprav.
Glavni sestavni del TEM je jedrska elektrarna razreda megavatov, ki se razvija od leta 2009. Reaktor naprave bi moral odlikovati posebna odpornost na temperaturne obremenitve, kar je povezano s posebnimi načini njegovega delovanja. Kot hladilno sredstvo je bila izbrana mešanica helij-ksenon. Toplotna moč naprave bo dosegla 3,8 MW, električna moč pa 1 MW. Za odvajanje odvečne toplote je predlagano, da uporabite hladilnik s kapalnim radiatorjem.
Električno energijo iz jedrske naprave je treba dovajati v električni raketni motor. Obetavni ionski motor ID-500 je v fazi testiranja. Z izkoristkom do 75%bi moral pokazati moč 35 kW in potisk do 750 mN. Med testi v letu 2017 je izdelek ID-500 delal na stojnici 300 ur pri moči 35 kW.
Po podatkih preteklih let bo imel TEM v delovnem položaju dolžino več kot 50-52 m s premerom (za odprte rešetke in elemente na njih) nad 20 m. Masa je najmanj 20 ton. Oz. več raketnih nosilcev z nadaljnjo montažo. Nato se mora tovor združiti z njim. Projektna življenjska doba reaktorja, omejena z življenjsko dobo reaktorja, je 10 let.
Velike možnosti
Glavna značilnost TEM z jedrsko elektrarno, ki ga bistveno razlikuje od druge raketne in vesoljske tehnologije, je najvišji specifični impulz. Uporaba posebne elektrarne in električnega raketnega motorja omogoča pridobitev zahtevanih parametrov potiska z minimalno porabo jedrskega goriva. Tako je TEM v teoriji sposoben rešiti težave, ki so nedostopne za tradicionalne raketne sisteme, ki jih poganja kemično gorivo.
Zahvaljujoč temu je možno aktivnejšo uporabo nosilcev in ranžirnih motorjev med letom. To zlasti omogoča uporabo ugodnejših poti letenja do drugih nebesnih teles. 10-letna življenjska doba omogoča, da se TEM večkrat uporablja v različnih misijah, kar zmanjšuje stroške njihove organizacije. Na splošno bo pojav sistemov, kot je TEM z jedrsko elektrarno, kozmonavtiki dal nove priložnosti na vseh večjih področjih delovanja.
Standardni motorji TEM morajo uporabljati le del električne energije iz proizvodnih sistemov. V skladu s tem ostaja velika moč, ki je primerna za uporabo s ciljno opremo.
Vendar pa obstajajo tudi pomembne pomanjkljivosti. Najprej je treba razviti celo vrsto novih tehnologij in splošno kompleksnost projekta. Posledično ustvarjanje TEM zahteva veliko časa in ustrezna sredstva. Tako se projekt Roscosmos razvija približno 10 let, vendar je praktična uporaba končanega TEM še v daljni prihodnosti. Skupni stroški projekta so ocenjeni na 17 milijard rubljev.
Uporaba jedrske elektrarne vodi do resnih omejitev na različnih stopnjah. Na primer, testiranje dokončane jedrske elektrarne ali TEM kot celote je možno le v orbitah, kar bo zmanjšalo škodo zaradi možnih izrednih razmer. Enako velja za delovanje že pripravljenega transportnega in energetskega modula.
Bližnja prihodnost
Po zadnjih novicah je bil razvoj projekta "Ustvarjanje transportnega in energetskega modula na osnovi jedrske elektrarne razreda megavat" uspešno zaključen. Nekateri maketi, potrebni za testiranje, so že pripravljeni. V prihodnjih letih bodo morala podjetja iz Roskosmosa in Rosatoma opraviti številna pomembna dela s temi in drugimi izdelki.
Prototip letenja TEM bo načrtovan v letih 2022–23. Po tem bi se morali začeti različni testi, ki bodo trajali nekaj let. Popoln začetek operacije TEM se pričakuje leta 2030.
Konec junija je postalo znano o pripravi mesta za delovanje TEM. Takšna oprema bo izstreljena s kozmodroma Vostochny. Ne tako dolgo nazaj je bil razpisan natečaj za razvoj in izgradnjo sklopa objektov za pripravo vesoljskih plovil ter transportno -energetskega modula. Projektno dokumentacijo za tehnični kompleks je treba razviti v letih 2025-26. Gradnja naj bi se začela leta 2027, zagon pa bo leta 2030. Stroški pogodbe znašajo 13,2 milijarde rubljev.
Tako se bodo različna dela na temo napredne raketne in vesoljske tehnologije z jedrskimi elektrarnami nadaljevala v naslednjem desetletju. Nekatere organizacije bodo morale dokončati razvoj in preizkusiti transportni in energetski modul, druge pa bodo pripravile infrastrukturo za njegovo delovanje. Na podlagi rezultatov vseh teh del bo leta 2030 ruska vesoljska industrija imela na voljo bistveno novo tehnologijo s širokimi zmogljivostmi. Zapletenost vseh faz obetavnega programa pa lahko povzroči spremembo urnika.
