Uzay için Nükleer motorlar

Rusya olmuştur ve olmaya devam nükleer uzay gücünün alanında liderdir. tasarımı, yapım deneyimi, işletmeye alma ve nükleer güç kaynaklarına sahip uzay aracının operasyonu böyle RSC "Enerji" ve "Roskosmos" olarak organizasyonlardır. Nükleer motor, uzun yıllardır uçağı işletmek defalarca onlara daha pratik uygunluğunu yapmaya izin verir.

tarihsel kayıt

kullanımı , nükleer enerji uzayda artık son yüzyılın 70-ler bir kurgu. 1970-1988 yılında ilk nükleer motorlar uzaya başarıyla "ABD-A" nın uzay araçları (SV) gözlemler kullanılmıştır. Onlar bir nükleer enerji santralinin (NES) "Buck" 3 kW elektrik gücü termoelektrik sistemine uygulanır.

termiyonik NPP "Topaz" ile 1987-1988 iki cihaz "Plazma-A" olarak 5 kW nükleer güç kaynağından güç elektrik tahrik (ERE) ilk uygulandığı süre boyunca uçuş testi uzay, olmuştur.

5 kW karasal nükleer güç testi termiyonik nükleer kurulum "Yenisey" güç bir kompleks. 25-100 kW termiyonik nükleer güç kapasitesi projeleri geliştirdi bu teknolojilerden dayanarak.

MB "Hercules"

70 'RSC "Enerji" interorbital römorkör (MB) "Hercules" için güçlü bir nükleer uzay motoru yaratmaktı amacı olan bilimsel ve uygulamalı araştırmalar, başladı. yüzlerce kilovata kilowatt ve onlarca elektrikli tahrik ünitesi kapasitesi yüzlerce - İş birkaç kişinin termiyonik nükleer güç kapasitesi ile nükleer elektrik tahrik (YAERDU) uzun yıllar boyunca vakıf yol açtı.

Tasarım parametreleri MB "Hercules":

• Nükleer güç yararlı elektrik - 550 kW;
• Belirli dürtü elektrikli tahrik - 30 km / s;
• Elektrikli tahrik itme - 26 H;
• NPP ve Elektrik gücünü kaynak - 16.000 saat;
• Vücut Elektrik gücünü çalışma - ksenon;
• ağırlık (kuru) römorkör - HAYIR dahil 14,5-15,7 t, - 6.9 ton.

çağdaş

XXI yüzyılda uzay için yeni bir nükleer motoru oluşturmak zamanıdır. Ekim 2009'da, Komisyon'un yeni Rus projesi "nükleer güç megavat sınıfı kurulumu ile ulaşım ve enerji modülünün Yaratılış" toplantısında resmen Rusya'nın Ekonomi modernizasyonu için Başkanlık Konseyi ve Teknolojik Gelişme tarafından onaylanmıştır. lider geliştiriciler şunlardır:

• Reaktör bitki - JSC "NIKIET".
• SSC "Araştırma Merkezi -, genel olarak elektrikli tahrik motorları ve iyonik electrorocket YAERDU göre bir gaz türbini güç dönüştürme devresi ile nükleer santral. Ayrıca, bir bütün olarak taşınması ve enerji modülü (TEM) gelişmesine programın düzenlenmesinden sorumlu olan M.V. Keldysha",.
• Genel TEM tasarımcısı olarak RSC "Enerji" Bu modül ile otomatik makine geliştirmek gerekir.

Yeni yükleme özellikleri

uzay Rusya'ya yönelik yeni nükleer motor önümüzdeki birkaç yıl içinde ticari faaliyete başlamayı planlıyor. Gaz türbini YAERDU aşağıdakilerden Öngörülen özellikleri. Reaktör kullanılan gaz soğutmalı hızlı besleyici reaktör, türbinden önceki çalışma akışkanı (O / Xe bir karışımı) sıcaklığı - 1500 K arasında, elektrik enerjisi haline termal enerji dönüştürme verimliliği -% 35, radyatör tipi soğutucu - damla. Birim ağırlık (reaktör, radyasyon koruma ve dönüşüm sistemi, ancak soğutma yayıcı olmadan) - 6800 kg.

Uzay kullanmak planı (birlikte EPS nükleer enerji, nükleer enerji,) nükleer motorlar:

• Gelecekteki uzay araçlarının bir parçası olarak.
• enerji yoğun sistemler ve uzay araçları için elektrik kaynağı olarak.
• çalışma yörüngesine ve donanımının diğer uzun vadeli enerji kaynağı ağır electrorocket uzay ve araçların teslimini sağlamak için ulaştırma ve enerji modülünde ilk iki sorunu çözmek için.

Nükleer motorun çalışması prensibi

Çekirdeklerin sentezi üzerindeki ya da enerji fisyon kullanımı ya göre nükleer yakıt oluşturmak üzere püskürtme itme. Kurulum darbe patlayıcı ve sıvı tiplerini ayırt eder. Blast bitki uzakta birkaç metre patlattı patlama Gemiyi ileri itilmiş olduğu uzay minyatür atom bombası içine yayar. Uygulamada, bu tür cihazların kullanılmaz.

Sıvı tahrik motorları, diğer taraftan, uzun geliştirilmiş ve test edilmiştir. Geri 60'larda Sovyet uzmanları çalışılabilir modeli RD-0410 tasarladık. Bu sistemler ABD'de geliştirilmiştir. Bunların prensibi, bir sıvı çekirdek mini reaktörün ısıtılması dayanır, bu buhar haline dönüştürülür ve uzay aracı iter bir jet akımı oluşturur. Cihaz, çalışma sıvısı olarak bir sıvı olarak adlandırılmasına rağmen, tipik olarak hidrojen kullanılır. Uzay nükleer sistemlerin bir diğer amacı - Ağ (donanım) gemi ve uydulardaki yerleşik çalışan elektrikli.

Ağır telekomünikasyon cihazları küresel uzay haberleşme

Şu anda, çalışma ağır aparat uzay iletişiminde kullanılacak alanı için nükleer motorlarında devam etmektedir. RSC "Energia" çalışmaları ve küresel uzay haberleşme sistemi tasarımları yapılmıştır uzaya Dünya'dan "telefon santrali" transferini gerçekleştirmek gerekiyordu ucuz cep telefonu ile ekonomik olarak rekabetçi.

Onların yaratılması için ön koşullar şunlardır:

• yörüngeye (GEO) uydular işletme ve pasif hemen hemen tamamen doldurulması;
• Frekans kaynağın tükenme;
• yaratma ve bilgi sabit uydulara "Yamal" ticari kullanımı olumlu bir deneyim.

Eğer bir "Yamal" platformu oluştururken, yeni teknik çözümler uzay hizmetlerinin dünya pazarında rekabetçi olmak için bu tür cihazların etkin olan,% 95 olmuştur.

Bu teknolojik haberleşme yaklaşık ekipman her yedi yıllık modüllerin değiştirilmesini kabul edilir. Bu onlar tarafından tüketilen elektrik gücü bir artış ile sabit yörüngede içine çoklu 3-4 ağır uydular sistemi oluşturacak. Başlangıçta, uzay aracı güneş enerjisi 30-80 kW bazında tasarlanmıştır. Bir sonraki adım, bir güç kaynağı olarak işlemin uzun bir mod (en az 10-15 yaş) ve 150-180 kW (temel modül GSO teslimi için) transport modunda bir yıla kadar olan nükleer motorları 400 kW kullanır.

antimeteoritnoy Nükleer motorlar Toprak Sistemi korumak

RKK "Enerji" geç 90 tasarım araştırmalarında kuyruklu ve asteroitler nükleer santral ve YAERDU için kullanılabilir çekirdeklerinden antimeteoritnoy Toprak savunma sisteminin oluşturulmasında göstermiştir Tamamlandı:

1. Dünya yörüngesine çapraz asteroitler ve kuyruklu yıldızların yörüngelerini izlenmesi için bir sistem oluşturulması. Bunun için, tehlikeli nesnelerin tespit yörüngelerinin parametreleri ve bunların özellikleri birincil çalışma hesaplanması için, optik ve radar cihazına sahip özel bir uzay aracı düzenlemek için önerilen. 150 kW çift modlu termiyonik NPI kapasiteli sistem nükleer uzay motoru dahil olabilir. Hayatı en az 10 yıl olması gerekir.
2. çöp güvenli asteroide etkisi (termonükleer patlama cihazı) testleri. bir asteroid poligon test cihazının YAERDU güç dağıtım teslim yük (150-500 kW) kütlesine bağlıdır.
3. Standart maruziyetin Teslim tehlikeli nesne dünyaya yaklaşan için (15-50 ton önleme toplam kütlesi) anlamına gelir. Nükleer gerektir jet motoru tehlikeli asteroit termonükleer ücretine teslimat için 1-10 MW kapasiteye hangi patlama nedeniyle tehlikeli yolundan reddetmek mümkün jet asteroit malzemeye yüzeyi.

derin uzayda araştırma ekipmanının teslimi

uzay nesnelere bilimsel ekipman (uzak gezegenlere, periyodik kuyruklu, asteroitler) teslim uzay tabanlı LRE aşamalarında kullanımı ile gerçekleştirilebilir. Uydunun gök cisimlerinin yörünge için görev çıkışına koyduğunuzda uzay araçları için nükleer motorlarını kullanın uygundur, bir gök cismi ile doğrudan temas, kütle artışı araştırma kompleksi, iniş ve kalkış aşamalarında dahil gerektiren malzeme örnekleri ve diğer araştırmaların seçimi.

parametreler motorları

Uzay aracı araştırma kompleksi için Nükleer motor planlama kolaylaştırır ve projenin maliyetini düşürür, (nedeniyle vücudun çalışma hızı kontrollü bir deşarja) "penceresi başlangıç" genişleyecektir. Çalışmalar, RSC "Energia'nın" tarafından gerçekleştirilen üç yıla kadar olan YAERDU 150 kW alan modüller teslim gelecek vaat eden bir aracı olduğunu göstermiştir asteroid kuşağından.

Aynı zamanda güneş sisteminin uzak gezegenlerin yörüngesine bir araştırma biriminin yayın kaynaklarda artış, 5-7 yıla kadar nükleer kurulum açmayı gerektiriyor. Bu araştırmanın bir parçası olarak yaklaşık 1 MW kapasiteli YAERDU kompleks uzay zemin yeryüzündeki yapay uydu en uzak gezegenleri, bu gezegenlerin doğal uyduların yüzeyindeki gezegen Rovers ve teslimat yörüngesinde için 5-7 yıldır hızlandırılmış yayın sağlayacak kanıtlanmıştır kuyruklu yıldız, asteroit, Merkür ve Jüpiter ve Satürn'ün uyduları.

Yeniden kullanılabilir asansör (MB)

Uzayda taşıma operasyonlarının verimliliğini artırmak için en önemli yollarından biri taşıma sisteminin yeniden elemanlarıdır. en az 500 kW uzay aracı gücü için Nükleer motoru önemli ölçüde çok katmanlı uzay taşımacılığı sisteminin verimliliğini artırmak ve böylece yeniden kullanılabilir lif meydana ve izin verir. Programda böyle bir sistem için özellikle yararlıdır büyük yıllık yük trafiğini sağlamak. Bir örnek oluşturulması ve insanlı bir bazın bakım ay keşif bir program sürekli artan ve deneysel teknik ve sanayi kompleksleri edilir olacaktır.

devir hesaplanması

700-800 ton olduğu tahmin edilen bir insanlı Ay üssü yapımında Dünya'dan 30 m Toplam kargo ve Aysal yörünge istasyonu ziyaret -. Tasarım çalışmaları RSC "Energia" göre, ayda üssün inşasına yaklaşık 10 ton, Ay'ın yörüngesi tartım modülleri teslim edilmelidir ve baz işletilmesi ve geliştirilmesi için bir yıllık yük trafiği - 400-500 m.

Ancak, nükleer motor prensibi yük gemisi hızla dağıtmak için izin vermez. Nedeniyle, bu nedenle uzun ulaşım zaman ve önemli ölçüde zaman tüm kargo nükleer motoru ile römorkör kullanılarak teslim edilebilir değil yük radyasyon kuşakları bulma. Bu nedenle, verilen YAERDU dayalı olabilir kargo sadece 100-300 ton / yıl tahmini.

ekonomik verimlilik

ekonomik verimlilik arası yörünge taşıma sisteminin bir ölçütü olarak, hedef yörüngeye toprak yüzeyinden birim yük (SG) kütle emisyonlarının her taşıma birim maliyeti değerini kullanmak tavsiye edilir. dikkate taşıma sisteminde maliyetin ana bileşenlerini alır RSC "Energia" ekonomik ve matematiksel model geliştirilmiştir:

• oluşturma ve yörünge römorkör birimlerinin ortadan kaldırılması;
• Bir nükleer tesisin işletilmesi satın alınması için;
• işletme maliyetleri, hem de Ar-Ge ve olası sermaye harcaması maliyetleri için.

Maliyet parametreleri MB optimal parametrelere bağlıdır. Bu modeli kullanarak gelişmiş sıvı temelinde yaklaşık 1 mW yeniden römorkör bazlı YAERDU güç ve tek kullanımlık römorkör karşılaştırmalı ekonomik verimliliği araştırılmıştır roket motoru 100 ton / yıl 100 km yükü toplam kütlesinin Dünya'nın Ay yörünge yüksekliğine teslim edilmesini sağlamak için programda. kapasitesi aynı görev "proton-M" ve nükleer motorunun temelinde römorkör kullanılarak yük birim kütlesi başına taşıma sistemi özel nakliye masrafları dvuhpuskovoy devre yapısını taşıyan aynı güçlendirici kullanıldığında tek kullanıldığında üç kat daha düşük olacaktır Çeşidi AA-3 sıvı roket motorları ile römorkör göre.

Sonuç

alanı için Etkili nükleer tahrik uzayda enerjinin kablosuz iletim sistemi oluşturarak, toprak, Mars'a insanın uçuşun çevre sorunlarının çözümüne katkıda nükleer enerjinin uzay derece tehlikeli radyoaktif atık toprağa geliştirilmiş güvenliğe defin uygulanması, bir insanlı Ay tabanının oluşturulması ve Ay'ın ticari gelişimi sağlamak için asteroit ve kuyrukluyıldız tehlike Dünya korumaktır.