BisnisIndustri

Mesin nuklir untuk pesawat ruang angkasa

Rusia telah dan masih adalah pemimpin dalam bidang tenaga ruang nuklir. Pengalaman dalam desain, konstruksi, komisioning dan operasi pesawat ruang angkasa yang dilengkapi dengan sumber tenaga nuklir adalah organisasi seperti RSC "Energi" dan "Roskosmos". mesin nuklir memungkinkan untuk mengoperasikan pesawat selama bertahun-tahun, membuat mereka kesesuaian lebih praktis berulang kali.

catatan sejarah

Penggunaan energi nuklir dalam ruang tidak lagi menjadi fiksi di 70-ies dari abad terakhir. Mesin nuklir pertama di 1970-1988 diluncurkan ke ruang angkasa dan berhasil digunakan dalam ruang kendaraan (SV) pengamatan "US-A". Mereka diterapkan pada sistem thermoelectric dari pembangkit listrik tenaga nuklir (PLTN) "Buck" tenaga listrik dari 3 kW.

Dalam 1987-1988 dua perangkat "Plasma-A" dengan termionik PLTN "Topaz" 5 kW telah space penerbangan-pengujian, di mana tenaga listrik propulsi (ERE) dari sumber listrik tenaga nuklir pertama kali dilaksanakan.

Sebuah kompleks pengujian tenaga nuklir termionik instalasi nuklir "Yenisei" kekuatan terestrial dari 5 kW. Berdasarkan teknologi ini dikembangkan proyek termionik kapasitas tenaga nuklir 25-100 kW.

MB "Hercules"

RSC "Energi" di 70 mulai penelitian ilmiah dan praktis, yang tujuannya adalah untuk membuat mesin ruang nuklir kuat untuk interorbital tug (MB) "Hercules". Kerja menyebabkan dasar selama bertahun-tahun dari penggerak listrik nuklir (YAERDU) dengan kapasitas tenaga nuklir termionik dari beberapa - ratusan kilowatt dan propulsi listrik kapasitas unit puluhan hingga ratusan kilowatt.

parameter desain MB "Hercules":

  • tenaga listrik yang berguna dari tenaga nuklir - 550 kW;
  • spesifik propulsi listrik impuls - 30 km / s;
  • Listrik propulsi dorong - 26 H;
  • sumber daya PLTN dan propulsi listrik - 16.000 jam;
  • bekerja propulsi listrik tubuh - xenon;
  • berat (kering) tug - 14,5-15,7 t, termasuk NEI - 6,9 ton.

kontemporer

Pada abad XXI saatnya untuk membuat mesin nuklir baru untuk ruang. Pada bulan Oktober 2009, pada pertemuan proyek "Penciptaan transportasi dan modul energi dengan instalasi megawatt kelas dari tenaga nuklir" Rusia baru Komisi telah resmi disetujui oleh Dewan Presiden untuk Modernisasi dan Pengembangan Teknologi dari Rusia Ekonomi. adalah pengembang terkemuka:

  • reaktor tanaman - JSC "NIKIET".
  • pembangkit listrik tenaga nuklir dengan turbin gas sirkuit konversi daya, berdasarkan motor penggerak listrik dan ionik electrorocket YAERDU secara umum - SSC "Research Center. M. V. Keldysha", yang juga bertanggung jawab untuk organisasi dari program pengembangan transportasi dan modul energi (TEM) secara keseluruhan.
  • RSC "Energi" sebagai desainer TEM umum harus mengembangkan mesin otomatis dengan modul ini.

Karakteristik dari instalasi baru

mesin nuklir baru untuk ruang Rusia berencana untuk memulai operasi komersial dalam beberapa tahun ke depan. karakteristik diproyeksikan dari turbin gas YAERDU berikut. Reaktor yang digunakan reaktor peternak yang cepat gas-cooled, suhu fluida kerja (campuran Dia / Xe) sebelum turbin - 1500 K, efisiensi konversi energi panas menjadi energi listrik - 35%, radiator-jenis pendingin - tetes. Unit Berat (reaktor, proteksi radiasi, dan sistem konversi, namun tanpa pendinginan emitor) - 6800 kg.

Ruang mesin nuklir (PLTN, tenaga nuklir, bersama-sama dengan EPS) rencana untuk menggunakan:

  • Sebagai bagian dari kendaraan ruang angkasa masa depan.
  • Sebagai sumber listrik untuk sistem energi-intensif dan pesawat ruang angkasa.
  • Untuk mengatasi dua masalah pertama dalam transportasi dan energi modul untuk memastikan pengiriman pesawat ruang angkasa electrorocket berat dan kendaraan di orbit kerja dan pasokan energi jangka panjang lebih lanjut dari peralatan.

Prinsip operasi dari mesin nuklir

Didasarkan baik pada sintesis inti atau pada penggunaan fisi energi dari bahan bakar nuklir untuk membentuk dorong jet. Membedakan jenis instalasi pulsa-ledakan dan cairan. Ledakan tanaman memancarkan ke ruang angkasa bom atom miniatur yang meledakkan beberapa meter jauhnya, ledakan itu mendorong kapal ke depan. Dalam prakteknya, perangkat tersebut tidak digunakan.

mesin propulsi cair, di sisi lain, telah lama dikembangkan dan diuji. Kembali di tahun 60-an, spesialis Soviet telah merancang model yang bisa diterapkan RD-0410. Sistem ini dikembangkan di Amerika Serikat. Prinsip mereka didasarkan pada pemanasan mini-reaktor nuklir cair, ia diubah menjadi uap dan membentuk aliran jet, yang mendorong pesawat ruang angkasa. Meskipun alat ini disebut cair sebagai fluida kerja, biasanya hidrogen digunakan. Tujuan lain dari sistem nuklir ruang - bertenaga listrik jaringan onboard (peralatan) kapal dan satelit.

perangkat telekomunikasi berat komunikasi ruang global

Pada saat ini, pekerjaan sedang berlangsung pada mesin nuklir untuk ruang yang akan digunakan dalam komunikasi ruang aparatur berat. RSC "Energia" telah dilakukan penelitian dan desain dari sistem komunikasi ruang global secara ekonomi kompetitif dengan telepon seluler murah yang seharusnya untuk mencapai transfer "pertukaran telepon" dari Bumi ke ruang angkasa.

Prasyarat untuk penciptaan mereka adalah:

  • mengisi hampir lengkap dari orbit geostasioner (GEO) satelit operasi dan pasif;
  • habisnya sumber daya frekuensi;
  • pengalaman positif dari penciptaan dan eksploitasi komersial dari informasi satelit geostasioner "Yamal".

Bila Anda membuat "Yamal" platform, solusi teknis baru telah 95%, yang memungkinkan perangkat tersebut untuk menjadi kompetitif di pasar dunia layanan ruang.

Hal ini diasumsikan penggantian modul dengan peralatan komunikasi teknologi kira-kira setiap tujuh tahun. Ini akan membuat sistem multi-3-4 satelit berat ke orbit geostasioner dengan peningkatan daya listrik yang dikonsumsi oleh mereka. Awalnya, pesawat ruang angkasa telah dirancang atas dasar tenaga surya 30-80 kW. Langkah selanjutnya akan menggunakan mesin nuklir 400 kW sampai dengan satu tahun dalam modus transportasi (untuk pengiriman modul dasar GSO) dan 150-180 kW dalam mode extended operasi (setidaknya 10-15 tahun) sebagai sumber listrik.

mesin nuklir di antimeteoritnoy melindungi Sistem Bumi

Selesai RKK "Energi" dalam penelitian desain akhir 90-an telah menunjukkan bahwa dalam penciptaan antimeteoritnoy sistem pertahanan Bumi dari inti komet dan asteroid pembangkit listrik tenaga nuklir dan YAERDU dapat digunakan untuk:

  1. Menciptakan sistem untuk memantau lintasan asteroid dan komet yang melintasi orbit Bumi. Untuk ini diusulkan untuk mengatur pesawat ruang angkasa khusus yang dilengkapi dengan peralatan optik dan radar untuk mendeteksi benda-benda berbahaya, menghitung parameter lintasan mereka dan studi utama dari karakteristik mereka. Sistem mesin ruang nuklir dengan dual-mode kapasitas termionik NPI dari 150 kW mungkin terlibat. Hidupnya harus minimal 10 tahun.
  2. Tes dampak (perangkat ledakan termonuklir) ke TPA asteroid yang aman. YAERDU pengiriman kekuatan alat uji untuk sebuah asteroid-poligon tergantung pada massa payload disampaikan (150-500 kW).
  3. Pengiriman eksposur standar berarti (interceptor massa total 15-50 ton) untuk mendekati ke dunia objek berbahaya. Membutuhkan nuklir mesin jet berkapasitas 1-10 MW untuk pengiriman ke biaya termonuklir asteroid berbahaya, permukaan yang ledakan akibat jet materi asteroid bisa menolaknya dari jalan yang berbahaya.

Pengiriman peralatan penelitian di dalam ruang

Pengiriman peralatan ilmiah untuk benda-benda angkasa (planet yang jauh, komet periodik, asteroid) dapat dilakukan dengan menggunakan tahapan LRE berbasis ruang. Menggunakan mesin nuklir untuk kendaraan ruang angkasa adalah bijaksana, jika diletakkan ke output tugas untuk mengorbit benda angkasa dari satelit, kontak langsung dengan benda angkasa, pemilihan sampel bahan dan penelitian lain yang membutuhkan kompleks penelitian peningkatan massa, masuknya pendaratan dan lepas landas tahap.

mesin parameter

mesin nuklir untuk kompleks penelitian pesawat ruang angkasa akan memperluas "window start" (karena debit dikendalikan dari kecepatan kerja tubuh), yang menyederhanakan perencanaan dan mengurangi biaya proyek. Studi yang dilakukan oleh RSC "Energia", menunjukkan bahwa YAERDU 150 kW dengan sampai tiga tahun adalah sarana yang menjanjikan memberikan modul dalam ruang asteroid sabuk.

Pada saat yang sama pengiriman unit penelitian di orbit planet yang jauh dari tata surya membutuhkan peningkatan sumber daya, nuklir instalasi hingga 5-7 tahun. Hal ini membuktikan bahwa YAERDU kompleks dengan kapasitas sekitar 1 MW sebagai bagian dari penelitian akan memungkinkan pesawat ruang angkasa dipercepat pengiriman selama 5-7 tahun untuk mengorbit planet-planet satelit buatan yang jauh, penemu planet di permukaan satelit alami planet-planet ini, dan pengiriman di tanah bumi dengan komet, asteroid, Mercury dan satelit Jupiter dan Saturnus.

Reusable angkat (MB)

Salah satu cara yang paling penting untuk meningkatkan efisiensi operasi transportasi di ruang elemen dapat digunakan kembali dari sistem transportasi. mesin nuklir untuk listrik pesawat ruang angkasa dari setidaknya 500 kW memungkinkan Anda untuk membuat tow dapat digunakan kembali dan dengan demikian secara signifikan meningkatkan efisiensi multi-tier sistem transportasi ruang. Terutama berguna untuk sistem seperti dalam program memberikan lalu lintas barang tahunan yang besar. Sebuah contoh akan menjadi program eksplorasi bulan dengan penciptaan dan pemeliharaan basis berawak terus meningkat dan kompleks teknologi dan industri eksperimental.

perhitungan omset

Menurut studi desain RSC "Energia", pembangunan pangkalan di bulan harus disampaikan modul dengan berat sekitar 10 ton, orbit Bulan -. 30 m Jumlah kargo dari Bumi dalam pembangunan basis bulan berawak dan mengunjungi stasiun orbital bulan diperkirakan 700-800 ton dan lalu lintas barang tahunan untuk operasi dan pengembangan basis - 400-500 m.

Namun, prinsip mesin nuklir tidak memungkinkan kapal barang untuk membubarkan cepat. Karena lama transportasi dan oleh karena itu, waktu yang cukup menemukan payload sabuk radiasi tidak semua kargo dapat dikirim menggunakan kapal tunda dengan mesin nuklir. Oleh karena itu, kargo yang dapat diberikan berdasarkan YAERDU diperkirakan hanya 100-300 ton / tahun.

efisiensi ekonomi

Sebagai kriteria efisiensi ekonomi sistem transportasi antar-orbit disarankan untuk menggunakan nilai biaya unit transportasi per unit massa payload (GRK) dari permukaan bumi ke orbit sasaran. RSC "Energia" model ekonomi dan matematika, yang memperhitungkan komponen utama dari biaya dalam sistem transportasi telah dikembangkan:

  • penciptaan dan penghapusan unit orbit tug;
  • untuk pembelian mengoperasikan fasilitas nuklir;
  • biaya operasi, serta untuk R & D dan mungkin biaya belanja modal.

parameter biaya tergantung pada parameter optimal MB. Menggunakan model ini diselidiki efisiensi ekonomi komparatif berdasarkan tug kekuatan YAERDU dapat digunakan kembali sekitar 1 mW dan tug pakai atas dasar cairan canggih mesin roket dalam program untuk memastikan pengiriman ke Bumi Bulan orbit ketinggian 100 km payload massa total 100 ton / tahun. Bila menggunakan booster yang sama dukung sama tugas "Proton-M" dan dvuhpuskovoy konstruksi sirkuit dari sistem transportasi biaya pengiriman yang spesifik per unit massa payload menggunakan tug atas dasar mesin nuklir akan tiga kali lebih rendah daripada ketika menggunakan disposable berdasarkan kapal tunda dengan mesin roket cair dari jenis MM-3.

kesimpulan

propulsi nuklir efektif untuk ruang kontribusi untuk solusi dari masalah lingkungan bumi, penerbangan manusia ke Mars, menciptakan sistem transmisi nirkabel energi dalam ruang, pelaksanaan pemakaman keamanan yang ditingkatkan dalam ruang yang sangat berbahaya tanah limbah radioaktif dari energi nuklir, penciptaan basis bulan berawak dan pengembangan komersial Bulan, untuk memastikan melindungi bumi dari bahaya asteroid dan komet.

Similar articles

 

 

 

 

Trending Now

 

 

 

 

Newest

Copyright © 2018 delachieve.com. Theme powered by WordPress.