• РЕГИСТРАЦИЯ

Особенности ядерного межпланетного буксира

Komradlew
История современной космонавтики
24 марта 2018 г. 16:33 75 21834

Что же за транспортно-энергетический модуль (ТЭМ), курсирующий между планетами и спутниками, готовят российские предприятия? Ранее мы обсуждали политику внутри космической отрасли России, но перейдём к технической составляющей этого неоднозначного проекта. Вокруг которого теперь обращается вся отрасль.

Когда за проект взялись, масштабы обещаний были не меньше, чем у Маска с его полётом пилотируемой экспедиции к Марсу в 2025-ом году. К 2018-ому, «Роскосмос» пообещал окончить разработку ТЭМ с капельными холодильниками-излучателями (КХИ) и 16-ью ионными двигателями рекордной мощности около 60 кВт.

Справка: до этого капельное охлаждение в космосе считалось невозможным из-за солнечного излучения и испарения жидкости. Поэтому во всех разработках КА присутствовали панельные холодильники. Их главный минус - это масса, которая возрастала в разы при увеличении электрической мощности. Ионные двигатели же к объявлению о начале проекта имели мощности в десятеро меньшие.

Сам ТЭМ должен был раскладываться из состояния для обтекателя ракеты, как на изображении выше, в функционирующую форму на том же рисунке. А для того, чтобы полностью покорить сердца всех мечтателей, объявили о том, что буксир будет иметь ядерный реактор мощностью до 3,5 МВт с инновационным карбонитридом урана в качестве топлива.

В 2009-ом году вся эта конструкция выглядела фантастичной. К тому же вместо разрабатываемых предприятиями «Роскосмоса» реакторов с термоэмиссионными преобразователям, которые имели большое будущее, благодаря идее КХИ взялись за турбомашинное преобразование энергии. Что означало разработку с нуля. И президент России, Дмитрий Медведев, подписал все документы на начало разработки ядерного космического модуля.

Дело доверили трём основным ведущим предприятиям. «НИКИЭТ им. Н. Доллежаля» — предприятие «Росатома», взялось за создание реактора. РКК «Энергия» обязалась создать сам космический аппарат, на который будет это установлено. Система преобразования энергии и ионные двигатели легли на плечи ИЦ им. Келдыша.

Ионные двигатели

В XXI веке назрела огромная необходимость в полётах к Луне. Но делать это на химических двигателях абсурдно. Огромное количество дорогостоящего топлива тратится при каждом полёте. Чтобы уменьшить количество трат топлива, необходимо пропорционально увеличить скорость истечения вещества из двигателя. И единственным существующим решением на данный момент являются ионные двигатели.

Справка: ионные двигатели работают благодаря созданию реактивной тяги на базе ионизированного газа, разогнанного до высоких скоростей в электрическом поле. Современные химические двигатели достигают возможностей истечения газа из сопла около 2-4 км/с. Но это практически предел. Электродвигатели на ионизированном газе расширяют данные возможности до 50-70 км/с. Что позволяет в 20-25 раз сократить траты топлива. 

И тут возникает ещё одна проблема. Для большой скорости струи в электродвигателях необходимо много электроэнергии. Поэтому до сих пор ионные двигатели ставились только на небольшие аппараты и спутники, а солнечные панели покрывали нужные расходы энергии для корректировки орбиты. Но ТЭМ будет весить около 20-25 тонн, а такое "солнечники" не потянут. Тогда и было решено для работы целой группы двигателей на буксире разработать компактный ядерный реактор.

В изначальные планы входили 16 двигателей с мощностью около 60кВт каждый. Таким образом вместе они давали бы рекордные 900-1000 кВт на весь модуль. Но совершить революцию не получилось и ресурс двигателей оказался вдвое ниже. Сейчас заявляется о мощности в 32-35 кВт на двигатель, а их количество на буксире выросло до 24. Но общие возможности падают до 800 кВт всё равно.

Разработанный ИД-ВМ не оказался устроен на принципиально новых принципах, однако даже такой уровень, превышающий современные аналоги в 4-5 раз - выдающаяся заслуга.

Реактор

Несмотря на огромное количество новых разработок для ТЭМ именно ядерный реактор удостоен наибольшего внимания к своей персоне. Отчасти незаслуженно, ведь он оказался одной из самых лёгких частей во всём проекте. 

Создатели наземных реакторов на быстрых нейтронах для Белоярской АЭС взялись за этот проект с воодушевлением. Но обещание использовать в качестве топлива карбонитрид урана быстро испарилось. Причины - малоизученность, которая может привести к непредсказуемым последствиям и разрушению ТЭМ в космосе. Взяться решили за оксид урана UO2.

Это не стало огромным разочарованием. Замена произошла на всё ещё эффективное топливо, а множество изначальных идей так или иначе должно было ужаться до реальных возможностей. И карбонитрид урана списывать со счетов не стоит - после всех испытаний и подтверждения эффективности наверняка его используют в будущих версиях реактора.

Год от года НИКИЭТ имени Доллежаля начала рапортовать об успехах. В 2013-ом началось рабочее проектирование ядерной энергоустановки. В 2014-ом были испытаны системы управления реактором, а также первый ТВЭЛ. В 2015-ом закончены технические испытания корпуса ядерной установки. Было заявлено, что "уникальный конструкционный материал корпуса способен обеспечить работу реактора на протяжении более чем 100 тысяч часов" - около 11-12 лет. К 2016-ому году начались испытания полномасштабного имитатора ядра реактора. И к августу 2017-го было объявлено, что проект готов. В 18-ом году разработчики собираются провести испытания наземного образца ядерной энергоустановки, а через год полноценный образец будет сдан.

Капельные холодильники

Не менее важной частью буксира должны стать капельные холодильники-излучатели нового типа. Долгое время даже сами разработчики не верили в то, что смогут разработать такую технологию. Поэтому параллельно шли работы над панельными холодильниками для ТЭМ. На макетах даже показывали рисунки двух разных буксиров, с обоими типами охлаждения.

Но в 2015-ом году на МКС был удачно проведён эксперимент "Капля-2", с целью подтверждения принципов работы охлаждения нового типа. Это позволило "Роскосмосу" спокойно выдохнуть, так как оставалась возможность создания компактного буксира, который смогут вывести ракеты тяжёлого или сверхтяжёлого класса.

Но более никакой информации о данной части проекта нет. А, значит, идут задержки и центр Келдыша не в состоянии справиться с частью проблем.

Справка: принцип работы капельного охлаждения прост. Вместо циркуляции в трубах нагретая жидкость выбрасывается в вакуум, охлаждается и улавливается конструкцией, проходя так цикл за циклом. Учёные опасались, что сталкиваясь в вакууме с солнечным излучением и другими эффектами, жидкость начнёт разлетаться, но в МФТИ смогли решить эту проблему с помощью целого комплекса программ.

ТЭМ

Пока на других предприятиях лежали локальные конкретные части проекта, "Энергии" предстояло собрать нечто уникальное. Такой космический аппарат, которого ещё в принципе не существовало ранее. А многие принципы, на которых должен быть построен буксир, поражали воображение и уж точно вводили в шок конструкторов этого аппарата. От них требовали собрать все присущие полноценному КА элементы с учётом бесконтрольной десятилетней работы в космическом пространстве и в радиационных поясах за пределами магнитного поля Земли. Трубопроводы, фермы, солнечные панели, КХИ - всё это должно раскладываться самостоятельно и автоматически после вывода буксира на орбиту. Любой недочёт при этом может привести к отказу систем и потере дорогостоящего ядерного модуля. И при всём этом ТЭМ был ограничен массой в 22 тонны, чтобы уместиться в "Ангару-А5".

Здесь и кроется главная проблема всего проекта. В ограничениях и слишком завышенных ожиданиях. Чтобы создать такой аппарат, необходимы долгие испытания, отработка систем, крупные финансовые вливания и отказ от "Ангары". Как я рассказывал в прошлой статье «Хроники "космических транспортных систем" России», S7 Space взяла на себя обязательства к осени этого года подготовить план по ускорению создания ТЭМ. Скорее всего компания и профинансирует часть работ РКК "Энергии", а запуск буксира осуществится только к 2030-ому году, когда будет создана новая сверхтяжёлая ракета. Велика вероятность, что к тому моменту в центре Келдыша модифицируют свои ионные двигатели, а "Росатом" уже перейдёт к новому топливу. И в космос будет запущен полноценный ТЭМ, о котором и заявляли изначально, а не урезанная во многих аспектах версия, которую могли бы запустить в теории и в ближайшие 5 лет.

История современной космонавтики

Главный итог 2019 года – Россия сломала МВФ

На этой неделе разрешилась, пожалуй, главная интрига 2019 года – Правительство решилось распечатать «кубышку» резервного фонда и направить средства на внутрироссийские ...

Будущий глобальный мир на примере поражения России от WADA

Как уже говорилось ранее, противник нашел у России одно уязвимое место и теперь будет долбить по нему, сколько хватит сил. Причем без ядерных ракет, десантов иностранной морской пехоты ...

С чего начинается предательство Родины

Мы с детства знаем, с чего начинается Родина. О том, с чего начинается предательство этой самой Родины, мы задумываемся гораздо позже. Но, к сожалению, все чаще...События 2014 года на У...

Ваш комментарий сохранен и будет опубликован сразу после вашей авторизации.

0 новых комментариев

    Komradlew
    25 июля 11:21

    США выиграли Первую лунную

    Представьте себе, что в прошлом две мощные державы столкнулись лбами и устроили невиданную доселе войну, которая перевернула весь мир. И в этой войне было одно из ключевых событий, накрепко обросшее мифами и пропагандой. А спустя многие десятилетия, в новую эпоху, сидя за своим ноутбуком, наш современник пишет, что это событие - ложь и на самом деле выигравшая сторона...
    6428
    Komradlew
    24 июля 13:47

    Времена меняются

    У свежего июльского номера TIME весьма красноречивая обложка, отсылающая нас напрямую во времена старой космической гонки и констатирующая, что времена сильно изменились.Примечательно тут сразу несколько моментов. И даже не то, что Россия имеет на данный момент более развитую космонавтику, нежели Китай, хотя никто не поместил её на обложку. А то, что частные компании ...
    5685
    Komradlew
    23 июля 09:31

    Куда так торопится Китай

    Не секрет, что Китай на днях затопил уже вторую орбитальную станцию. Об этом сообщили официально. Звучало, конечно, очень громко, но на самом деле "Тяньгун-2" состояла, как и её предшественница "Тяньгун-1", всего из одного модуля. И главной задачей обоих модулей было отработать стыковку кораблей в открытом космосе и проверить работу всего комплекса систем жизнеобеспеч...
    6450
    Komradlew
    19 июля 10:38

    Почему сгорел Starhopper?

    Спойлер - не сгорел. На свежих фотографиях отчётливо видно, что с самим прототипом ничего не произошло, загорелся не он и никакого ущерба от произошедшего не получил. Возгорание Starhopper во время испытаний Фото после испытаний Более того, во время испытаний не было никаких проблем и с самим двигателем, как это видно на записи. А возг...
    7329
    Komradlew
    18 июля 11:51

    Главный запуск года

    Последние несколько лет удручающие новости из разряда "на российском космическом корабле неизвестно кто, где, когда и при каких обстоятельствах просверлил дырку, после чего корабль отправился на МКС" в отечественной космонавтике ничто не могло перебить. И каждый раз казалось, что хуже уже не будет. Но через год новое событие повергало всех в шок.Взрыв ракеты-носителя ...
    6899
    Komradlew
    14 февраля 20:59

    "Частные" ракетно-космические корпорации

    Очень много вопросов и непонимания сейчас идёт в сторону современных частных ракетных компаний. Будучи собственниками, они не могут существовать без государственной поддержки в виде льгот, конкурсов, дополнительных заказов и контрактов на разработку новой техники. Так считается и не без причины. Космос в наше время - это сугубо научное направление, за ...
    12745
    Komradlew
    12 февраля 15:11

    Рогозин vs Маск

    Сразу два интересных твита появились с прошлой пятницы по теме космонавтики. Первый из них от Дмитрия Рогозина, а второй от Илона Маска. Оба - про разрабатываемые двигатели. И раз мне интересно находиться по "обе линии фронта", то читаю я много интересных комментариев как от фанатов американца, так и от его ненавистников про оба этих поста. Причём комме...
    14620
    Komradlew
    7 февраля 14:01

    Новое ракетное топливо

    В течение последних двух недель сразу две компании (Blue Origin и SpaceX) опубликовали результаты испытаний своих новых двигателей. Компания Джеффа Безоса активно тестирует BE-4, который со временем заменит для американской космонавтики РД-180. Илон Маск же готовит Raptor к установке на свой новый сверхтяжелый носитель. Уникальность их обоих в используемой связке топл...
    21400
    Komradlew
    4 февраля 15:51

    Возвращение в пилотируемую космонавтику

    Мы долго не желали и не верили, что американцы смогут это сделать. "У них нет технологий", "они сами ничего не сделали", "SpaceX - обман". И история с SLS, ракетой, которая должна отправиться с астронавтами на Луну, только подтверждала подобные комментарии.  NASA завязли в болоте не меньше "Роскосмоса", раздувая бюджеты и затягивая сроки от года к г...
    15739
    Komradlew
    18 октября 2018 г. 17:15

    Копия «Федерации» будет готова в 2019-ом году

    В следующем году Китай проведет первый испытательный полет полномасштабной модели-преемника своего космического корабля «Шэньчжоу» для космического полета человека. Космический корабль следующего поколения будет выведен при первом старте ракеты-носителя Long March 5B, предназначенного для размещения крупных модулей запланированной китайской космической станции (C...
    8208
    Komradlew
    16 октября 2018 г. 13:58

    Пентагон похоронил SpaceX

    Как сообщают персонажи из выдуманных вселенных, сидя на диванах и комментируя статьи комментариями, SpaceX пришёл конец. Ссылаясь на "Дефенз ньюс". Издание же в свою очередь сообщает прямым текстом уже с заголовка, что SpaceX покинула новый этап по разработке будущей ракеты-носителя для вывода военных грузов в космос. Начну с другого комментария, чтобы в...
    13927
    Komradlew
    12 октября 2018 г. 16:49

    Два ключевых фото в космонавтике за октябрь

    1. Илон Маск и командующий базой Ванденберг на посадочной площадке LZ-4 на фоне вернувшейся первой ступени Falcon 9. Ещё одна успешная миссия SpaceX прошла 8 октября ранним утром, пока все добропорядочные граждане России спешили на работу. Ступень под кодовым названием B1048.2 во второй раз использовалась во время запуска, причём предыдущий был за 7...
    14208
    Komradlew
    11 октября 2018 г. 12:40

    При запуске "Союза-ФГ" с экипажем к МКС произошла авария

    Сегодня в 11:40 ракета "Союз-ФГ" с экипажем из двух человек, Алексея Овчинина и Ника Хейга, стартовала к МКС. Но при запуске на 117-ой секунде произошла нештатная ситуация и ракета-носитель разрушилась в полёте. Экипаж при этом жив, капсула отделилась и приземлилась в Казахстане. Космонавты испытали перегрузки в 6g, но вышли на связь, их уже ищут спасат...
    26113
    Komradlew
    1 октября 2018 г. 17:25

    Индия показала скафандр и капсулу для пилотируемых миссий

    Индийское национальное космическое агентство (ISRO) 6 сентября представило первый скафандр для своих виоманавтов. Оранжевый костюм был показан на шестой выставке Bengaluru Space Expo. Он был разработан за последние два года в Космическом центре "Викрам Сарабхай" в Тируванантапураме. Скафандр оснащён единственным кислородным баллоном, позволяющим вио...
    19225
    Komradlew
    1 октября 2018 г. 16:08

    Вот и всё. Маск потерпел крах

    Клеймо "мошенника", наконец, стало официальным на радость многим. Сколько я его защищал и ошибался. И теперь рад признать свои ошибки. Ведь действительно - мошенник. Мало того, что решил пошутить в стиле любителя марихуаны про цену акций Tesla в 420 долларов. Так ещё, по словам самой комиссии по ценным бумагам и биржам США, хотел этим твитом просто развлечь свою подру...
    22204
    Komradlew
    26 сентября 2018 г. 22:32

    Презентация марсианского корабля Илона Маска

    В 2013-ом году на выступлении в KhanAcademy Илона спросили - когда он отправит первых астронавтов на Марс. На что был дан ответ - "лет через 12, думаю". Сегодня до 2025-го года осталось всего 7 лет. Учитывая, что Маск ещё никого не отправлял даже до Луны, сроки кажутся нереальными. Но 18 сентября SpaceX официально презентовала разработанный эскизный проект B...
    14967
    Komradlew
    24 сентября 2018 г. 17:31

    S7 Space переманила главного конструктора "Союза-5"

    Отношения между частной и государственной космонавтикой в России окончательно разорваны. Уникальный случай, учитывая, что в других странах частников стараются поддержать. Почему так случилось? В 2015-ом году появилась идея.  Кремль предложил Владиславу Филёву выгодную сделку. Выгодную в первую очередь для государства. S7 создаёт космическое подразде...
    16117
    Komradlew
    24 сентября 2018 г. 13:58

    "Роскосмос" отказался от сотрудничества с США?

    Пока готовил полноценный обзор презентации Илона Маска Big Falcon Rocket, Рогозин заявил об отказе сотрудничать с США в создании лунной станции. Да, так преподнесли информацию некоторые СМИ. Так как я был занят другими делами в эти дни, то оказался слегка в недоумении.  Из старых слов и выражений составили свежую новость. Хотя то же самое новый глав...
    21716
    Komradlew
    20 сентября 2018 г. 18:06

    Что же случилось на МКС

    Скажу сразу, что точной информации у меня нет, а известно стало о двух предполагаемых вариантах в том числе в самом Роскосмосе, от источника из "Энергии". Там довольно сильно были озадачены случившимся ЧП и первоначально думали, что источник проблемы нужно искать внутри корпорации. Именно поэтому посыпались новости о том, что это какой-то парень на заводе взял, да и п...
    31713
    Komradlew
    30 августа 2018 г. 16:10

    Россия кинула S7 Space?

    В сентябре исполняется два года неоднозначной истории передачи "Морского старта" в частные руки, в которую "Роскосмос" позвал холдинг S7. И эта история всё не закончится. А генеральный директор S7 Space, Сергей Сопов, уже открыто заявляет, что Россия спихнула компании морской космодром под гарантии запусков "Зенитов", после чего обо всём благополучно забыла и исчезла....
    17595
    Служба поддержи

    Яндекс.Метрика