Nuclear moottorit avaruusaluksia

Venäjä on ollut ja on edelleen johtava ydinalan avaruusmahti. Kokemusta suunnittelussa, rakentamisessa, käyttöönotossa ja toiminnassa avaruusalusten varustettu ydinvoiman lähteet ovat organisaatioita kuten RSC "Energia" ja "Roskosmos". Nuclear Hakukoneen avulla toimimaan lentokoneen jo vuosia, mikä tekee niistä käytännön soveltuvuus toistuvasti.

historiallinen ennätys

Käytön Ydinenergian avaruudessa ei ole enää fiktiota 70-luvulla viime vuosisadalla. Ensimmäinen ydinvoima moottorit 1970-1988 käynnistettiin avaruuteen ja käytetty menestyksekkäästi avaruusaluksissa (SV) havaintoja "US-A". Niitä käytetään lämpösähköinen järjestelmä on ydinvoimalan (NPP) "Buck" sähkötehon 3 kW.

In 1987-1988 kaksi laitetta "Plasma-A" termisen NPP "Topaz" 5 kW on lento-testaus tila, jonka aikana tehon työntövoimaa (ERE) Ydinvoimalaitoksen lähde toteutettiin ensimmäisen kerran.

Monimutkainen maanpäällisten ydinvoiman testaus kuumakatodi ydinlaitos "Yenisei" 5 kW:. Näiden pohjalta kehitettyjen teknologioiden hankkeet kuumakatodi ydinvoiman kapasiteetti 25-100 kW.

MB "Hercules"

RSC "Energia" 70-luvulla alkoi tieteellistä ja käytännön tutkimuksia, joiden tarkoituksena oli luoda voimakkaan ydinteollisuuden tilaa moottori interorbital hinaajan (MB) "Hercules". Työ johti perustan vuosien ydinvoiman työntövoimaa (YAERDU) kanssa kuumakatodi ydinvoiman kapasiteetti muutaman - satoja kilowattia ja sähköinen propulsioyksikkö kapasiteetin kymmenistä satoihin kilowattia.

Suunnitteluparametrit MB "Hercules":

• hyödyllinen sähköteho ydinvoiman - 550 kW;
• ominaisimpulssi työntövoimaa - 30 km / s;
• Electric työntövoiman - 26 H;
• resurssi NPP ja työntövoimaa - 16000 tuntia;
• työ kehon työntövoimaa - ksenon;
• paino (kuiva) hinaajalla - 14,5-15,7 t, mukaan lukien NEI - 6,9 tonnia.

nykyajan

Luvulle on aika luoda uuden ydinvoimalan moottorin tilaa. Lokakuussa 2009 pidetyssä kokouksessa komission Venäjän uusi projekti "Creation liikenne- ja energia-moduulin ja megawattiluokan asennus ydinvoiman" on virallisesti hyväksynyt presidentin neuvoston modernisaatiokumppanuuden ja teknologian kehittämisen Venäjän talous. ovat johtavia kehittäjiä:

• Reaktori - Oy "NIKIET".
• Ydinvoimala, jossa on kaasuturbiinin tehonmuuntopiirin, joka perustuu työntövoimaa moottorit ja ionisten electrorocket YAERDU yleensä - SSC "Research Center. M. V. Keldysha", joka on myös vastuussa järjestämisestä ohjelman kehittämistä liikenne- ja energia-moduuli (TEM) kokonaisuudessaan.
• RSC "Energia" yleisenä TEM suunnittelijan on kehittää automaattiset tässä moduulissa.

Ominaisuudet uuden asennuksen

Uuden ydinvoimalan moottorin tilaa Venäjä aikoo aloittaa kaupallisen toiminnan lähivuosina. Ennustetaan ominaisuudet kaasuturbiinin YAERDU seuraavasti. Käytettävä reaktori kaasujäähdytteinen hyötöreaktorin, lämpötila työnesteen (seos He / Xe) ennen turbiinia - 1500 K, tehokkuutta lämpöenergian muuttamiseksi sähköenergiaksi - 35%, jäähdytin-tyyppinen jäähdytin - tippua. Yksikkö Paino (reaktori, säteilysuoja, ja muuntaminen järjestelmä, mutta ilman jäähdytys emitteri) - 6800 kg.

Space ydinaseiden moottorit (ydinvoima, ydinvoiman sekä EPS) aikovat käyttää:

• Osana tulevaa avaruusaluksille.
• Lähteenä sähköä energiaintensiiviseltä järjestelmiä ja avaruusalus.
• Ratkaista kaksi ensimmäistä ongelmia liikenteen ja energian moduuli varmistaa Toimitus raskas electrorocket avaruusaluksia ja ajoneuvojen työ- kiertoradalla ja edelleen pitkän aikavälin energiahuollon laitteen.

Toimintaperiaate ydinlaitoksen moottorin

Perustuu joko synteesin ytimien tai energian käytön fission ydinpolttoaineen muodostamiseksi suihkun työnnön. Erottaa asennus pulssi-räjähtävä ja nestelaadut. Blast kasvi säteilee avaruuteen pienoiskoossa ydinpommeja että räjähtävä muutaman metrin päässä, räjähdys työnsi laivaa eteenpäin. Käytännössä tällaiset laitteet eivät ole käytössä.

Neste moottorit tai toisaalta, on pitkään kehitetty ja testattu. Takaisin 60-luvulla, Neuvostoliiton asiantuntijat ovat suunnitelleet toimivan mallin RD-0410. Näitä järjestelmiä on kehitetty Yhdysvalloissa. Niiden periaate perustuu nesteen kuumentamiseksi ydin- mini-reaktori, se muunnetaan höyryn ja muodostaa jet stream, joka työntää avaruusalus. Vaikka laite on kutsutaan nesteen työnesteenä, tyypillisesti vetyä käytetään. Toinen tarkoitus tilaa ydinjärjestelmien - vetävät sähköinen aluksen verkon (laitteet) aluksiin ja satelliitteja.

Raskas tietoliikennelaitteiden maailmanlaajuisen avaruusteleviestinnän

Tällä hetkellä on käynnissä ydinvoiman moottorien tilan, joka voidaan käyttää raskaan laitteessa satelliittiin. RSC "Energia" on tehty tutkimuksia ja malleja maailmanlaajuisen avaruuden viestintäjärjestelmä on taloudellisesti kilpailukykyisiä halvalla kännykkä, jonka piti saavuttaa siirtoa "puhelinkeskuksesta" Maasta avaruuteen.

Edellytykset niiden luominen ovat:

• lähes täydellinen täyttö geostationaarisessa (GEO) satelliitit käyttö- ja passiivinen;
• loppuun taajuus resurssien;
• myönteisiä kokemuksia luomisen ja kaupallista hyödyntämistä tietojen geostationaaristen satelliittien "Jamal".

Kun luot "Jamal" alusta, uudet tekniset ratkaisut ovat olleet 95%, mikä mahdollisti tällaiset laitteet tulla kilpailukykyisiä maailmanmarkkinoilla tilaa palveluita.

Oletetaan korvaaminen moduulien teknologian tietoliikennelaitteet noin seitsemän vuoden välein. Se loisi järjestelmän monen 3-4 raskas satelliittia geostationaarisessa kasvaessa sähköenergia kuluttamaan niitä. Aluksi avaruusalus on suunniteltu pohjalta aurinkoenergiaa 30-80 kW. Seuraava vaihe on käyttää ydin- moottorit 400 kW jopa yhden vuoden liikennemuodon (toimittamisesta perusmoduuli GSO) ja 150-180 kW laajennettu toimintatilassa (vähintään 10-15 vuosi) virtalähteenä.

Nuclear moottoreiden antimeteoritnoy suojella maapallon System

Saatu päätökseen RKK "Energia" on 90-luvun lopulla muotoilun tutkimus on osoittanut, että luomiseen antimeteoritnoy Maan puolustusjärjestelmää ytimistä komeettoja ja asteroideja ydinvoimalaitoksen ja YAERDU voidaan:

1. Luominen seurantajärjestelmä lentoradat asteroideja ja komeettoja, että rajat Maan kiertoradalla. Tämän ehdotettu järjestää erityisiä avaruusalus, joissa on optinen ja tutka laitteiden havaitsemiseksi vaarallisia esineitä, lasketaan parametrit niiden liikeradat ja ensisijainen tutkimalla niiden ominaisuuksia. Järjestelmä ydin- tilaa moottorin dual-mode thermionic NPI tilavuus on 150 kW voi olla mukana. Hänen elämänsä tulee olla vähintään 10 vuotta.
2. Testit vaikutuksia (Lämpöydinpommin räjähdys laite) kaatopaikalle turvallinen asteroidi. YAERDU teho toimitus testilaitteiston asteroidi-monikulmio riippuu massasta Hyötykuormaa (150-500 kW).
3. Toimitus tavallinen valotus tarkoittaa (torjuntahävittäjä kokonaismassaa 15-50 tonnia) lähestyvään vaarallisiin esinemaailmaan. Vaativat ydinvoiman suihkumoottori kapasiteettia 1-10 MW toimitettavaksi vaarallinen asteroidi lämpöydinräjähteen maksutta jonka pinta räjähdyksen takia jet asteroidi materiaali voi olla tekemättä sitä vaaralliselle tielle.

Toimitus tutkimuslaitteiden syvällä avaruudessa

Toimitus tieteellisiä laitteita avaruusobjekteja (kaukaisille planeetoille, ajoittain komeetat, asteroidit) voidaan toteuttaa käyttämällä avaruudessa LRE vaiheissa. Käyttää ydin- moottorit tilaa ajoneuvoille on tarkoituksenmukaista, kun laittaa tehtävän lähtö kiertää taivaankappale satelliitin, suoraan kosketukseen taivaankappale, materiaalin valintaan näytteet ja muut tutkimuksen edellyttävät massan lisääntymistä tutkimus monimutkainen, sisällyttäminen lasku ja ottaa pois vaiheissa.

parametrit moottorit

Nuclear moottori avaruusalus tutkimukseen monimutkaisten laajenee "ikkuna alku" (johtuen valvotulle työskentelyalueella kehon nopeus), joka yksinkertaistaa suunnittelua ja pienentää hankkeen kustannuksista. Suorittamat tutkimukset RSC "Energia", osoitti, että YAERDU 150 kW jopa kolme vuotta on lupaava keino tuottaa moduulien avaruudessa asteroidivyö.

Samalla toimituksen tutkimuksen yksikön kiertoradan kaukaisten planeettojen aurinkokunnan edellyttää voimavarojen lisääminen, ydinlaitoksessa jopa 5-7 vuotta. On osoittautunut, että YAERDU kompleksi, jonka kapasiteetti on noin 1 MW osana Tutkimuksen avulla avaruusalus nopeutetun 5-7 vuotta kiertoradalle keinotekoinen satelliitti kaukaisin planeettojen, planeettojen maastokulkuneuvot pinnalla luonnon satelliittien näiden planeettojen, ja toimitus maahan Maan komeetat, asteroidit, elohopeaa satelliittien Jupiter ja Saturnus.

Uudelleenkäytettäviä hissin (MB)

Yksi tärkeimmistä keinoista tehostaa kuljetusten avaruudessa on uudelleenkäytettäviä osia liikennejärjestelmää. Nuclear moottorin avaruusalusten teho vähintään 500 kW: voit luoda uudelleenkäytettäviä vetämään ja siten merkittävästi tehostaa moniportainen tilaa kuljetusjärjestelmä. Erityisen hyödyllinen tällainen järjestelmä ohjelmassa tarjoavat suuren vuosittain tavaraliikennettä. Eräs esimerkki olisi ohjelma kuututkimukseen luomiseen ja ylläpitoon miehitetty emäksen kasvaa jatkuvasti ja kokeellinen tekniikan ja teollisuuden kompleksit.

liikevaihdon laskemista

Mukaan suunnittelututkimuksia RSC "Energia", rakentaminen tukikohdan kuuhun tulee toimittaa moduulit painaa noin 10 tonnia, kiertoradalla of the Moon - jopa 30 tonnia. Koko tavaraliikenteestä Maasta rakentamisessa miehitetyn kuun pohja ja vieraili kuun kiertoradan asemalle on arviolta 700-800 tonnilla ja vuotuinen rahtiliikenteen toimintaa ja kehittämistä peruste - 400-500 m.

Kuitenkin periaate ydinvoima moottori ei salli rahtialus hajottamaan nopeasti. Koska pitkän aikaa kuljetuksen ja siksi paljon aikaa löytää hyötykuorma säteily vyöt eivät kaikki tavara voidaan luovuttaa käyttämällä hinaajan ydin- moottori. Siksi lasti, jotka voidaan antaa perustuu YAERDU arvioitu vain 100-300 tonnia / vuosi.

taloudellisen tehokkuuden

Kriteerinä taloudellisen tehokkuuden välisen kiertoradalla kuljetusjärjestelmä on suositeltavaa käyttää yksikön arvo kuljetuskustannukset massayksikköä kohden hyötykuorman (KHK) päästöt maapallon pinnan osaksi tavoite kiertoradalle. RSC "Energia" talouden ja matemaattisen mallin, joka huomioi pääkomponentit kustannuksista liikennejärjestelmässä on kehitetty:

• luominen ja poistaminen kiertoradalla hinaajayksiköiden;
• ostamiseen toimii ydinlaitoksen;
• käyttökustannukset sekä T & K-toimintaan ja mahdolliset investoinnit kustannuksia.

Kustannusparametrit riippuvat optimaaliset parametrit MB. Tätä mallia tutkittiin vertailevaa taloudellista tehokkuutta uudelleenkäytettäviä hinaajalla perustuu YAERDU teho noin 1 mW ja kertakäyttöisiä hinaaja pohjalta kehittyneen nestemäisen rakettimoottorin ohjelmassa ne saadaan toimitettua Maan Kuu kiertoradalla korkeudessa 100 km hyötykuorman kokonaismassa 100 tonnia / vuosi. Kun käytetään samaa booster kantavuus yhtä tulli "Proton-M" ja dvuhpuskovoy piirirakenne liikennejärjestelmän erityiset toimituskulut massayksikköä kohden hyötykuorman käyttäen hinaaja perusteella ydin- moottori on kolme kertaa pienempi kuin käytettäessä kertakäyttöisiä Yhteensä hinaajille nestemäistä polttoainetta, joka on tyyppiä MM-3.

johtopäätös

Tehokas ydinkäyttövoimaan tilaa edistää ympäristöongelmien ratkaisemiseen maan, lento ihmisen Marsiin, luomisella langattomien energian avaruudessa, täytäntöönpano suojattuihin hautaaminen avaruudessa erittäin vaarallista radioaktiivista jätettä maahan ydinenergian luominen miehitetty kuun alusta ja kaupallinen kehittäminen Moon, varmistaakseen suojella maapalloa asteroidi ja komeetta vaaran.