Motorë bërthamore për anije kozmike

Rusia ka qenë dhe ende është lider në fushën e energjisë bërthamore hapësirë. Përvoja në projektimin, ndërtimin, komisionimin dhe funksionimin e anijen e pajisur me burime të energjisë bërthamore janë organizata të tilla si RSC "Energy" dhe "Roskosmos". motor bërthamor lejon për të vepruar avionin për shumë vite, duke i bërë ata përshtatshmërinë më praktike në mënyrë të përsëritur.

Të dhënat historike

Përdorimi i energjisë bërthamore në hapësirë nuk është më një fiction në 70-vitet e shekullit të kaluar. Motorët e parë bërthamore në 1970-1988 ishin nisur në hapësirë dhe përdorur me sukses në hapësirë automjeteve (SV) vëzhgimeve të "SHBA-A". Ato janë aplikuar në sistemin thermoelectric e një centrali bërthamor (NPP) "Buck" të energjisë elektrike prej 3 kW.

Në 1987-1988 dy pajisjet "Plasma-A" me thermionic NPP "Topaz", 5 kW ka qenë Space Flight-testimi, gjatë së cilës fuqia shtytëse elektrike (ERE) nga burimi i energjisë bërthamore është zbatuar për herë të parë.

Një kompleks i testimit bërthamor thermionic instalimi bërthamor "Yenisei" fuqinë tokësore prej 5 kW. Bazuar në këto teknologji të zhvilluar projektet e kapaciteteve thermionic bërthamor i 25-100 kW.

MB "Hercules"

RSC "Energy" në 70 filloi të kërkimeve shkencore dhe praktike, qëllimi i së cilës ishte për të krijuar një motor të fuqishëm bërthamor hapësirë për interorbital tërheqje (MB) "Hercules". Puna çoi në themel për shumë vite të shtytje bërthamore elektrike (YAERDU) me kapacitet thermionic bërthamor të disa - qindra kilovat dhe kapacitetit njësi shtytëse elektrike prej dhjetëra deri qindra kilovat.

Parametrat e projektimit MB "Hercules":

• fuqia e dobishme elektrik i fuqisë nukleare - 550 kW;
• specifike impuls shtytëse elektrike - 30 km / s;
• Elektrik shtytëse fut - 26 H;
• burimeve NPP dhe shtytje elektrike - 16.000 orë;
• punuar trupit shtytje elektrike - Xenon;
• peshë (thatë) tërheqje - 14,5-15,7 t, duke përfshirë NEI - 6.9 ton.

bashkëkohor

Në shekullin e XXI është koha për të krijuar një motor të ri bërthamor për hapësirë. Në tetor 2009, në një takim të projektit të ri "Krijimi i transportit dhe modulit të energjisë me një instalim megavat të klasit të energjisë bërthamore" rus të Komisionit është miratuar zyrtarisht nga Këshilli Presidencial për modernizimin dhe zhvillimin teknologjik të ekonomisë së Rusisë. janë zhvilluesit kryesorë:

• Reactor bimore - SHA "NIKIET".
• central bërthamor me një turbinë me gaz qark të energjisë konvertimit, bazuar në motore elektrike shtytëse dhe jonik YAERDU electrorocket në përgjithësi - SSC "Research Center. M. V. Keldysha ", e cila është gjithashtu përgjegjës për organizimin e programit të zhvillimit të transportit dhe modulit të energjisë (TEM) si një e tërë.
• RSC "Energy", si një projektuesi i përgjithshëm TEM duhet të zhvillojë një makinë automatike me këtë modul.

Karakteristikat e instalimit të ri

motor të ri bërthamor për hapësirë Rusia planifikon të nisë operimin komercial në vitet e ardhshme. Karakteristikat projektuara të turbinës me gaz YAERDU mëposhtme. gaz ftohur shpejt reaktor reaktori të përdorura, temperatura e lëngut që punon (një përzierje të ai / Xe) para turbinës - 1500 K, efikasitetin e konvertimin e energjisë termike në energji elektrike - 35%, radiator tipit frigorifer - dalë. Njësia Pesha (reaktor, mbrojtja e rrezatimi, dhe sistemin e konvertimit, por pa emitter ftohje) - 6800 kg.

Space motorë bërthamore (energjisë bërthamore, energjia bërthamore, së bashku me EPS) planifikoni të përdorni:

• Si pjesë e automjeteve të ardhshme të hapësirës.
• Si burime të energjisë elektrike për sistemet e energjisë-intensive dhe anijen.
• Për të zgjidhur dy probleme të para në modulin e transportit dhe energjisë për të siguruar ofrimin e spaceships të rënda electrorocket dhe automjetet në orbitën e punës dhe furnizimin e mëtejshëm afatgjatë të energjisë të pajisjeve.

Parimi i funksionimit të një motor bërthamor

Bazuar ose në sintezën e bërthamave, ose për përdorimin e energjisë atomike të karburantit bërthamor për të formuar një goditje jet. Të dallojë llojet e instalimit impuls-shpërthyese dhe fluide. bimë Blast lëshon në hapësirë bomba atomike miniaturë që shpërthenin disa metra larg, shpërthimi shtyu anijen përpara. Në praktikë, pajisje të tilla nuk janë përdorur.

engines shtytëse të lëngshme, në anën tjetër, ka kohë që janë zhvilluar dhe testuar. Kthehu në vitet '60, specialistët sovjetikë kanë projektuar një model i realizueshëm RD-0410. Këto sisteme janë zhvilluar në Shtetet e Bashkuara. Parimi i tyre është i bazuar në ngrohjen e një mini-bërthamore reaktor të lëngshme, është konvertuar në avull dhe formon një lumë jet, e cila shtyn anijen. Edhe pse pajisja është quajtur një lëng si lëngun e punës, në mënyrë tipike hidrogjeni është përdorur. Një tjetër qëllim i sistemeve bërthamore hapësirës - powered elektrike në bord të rrjetit (pajisjeve) anijet dhe satelitët.

pajisje të rënda të telekomunikacionit komunikimit globale hapësirë

Në këtë moment, po punohet në motorët bërthamore për hapësirë që do të përdoret në komunikimet hapësirë aparatit të rënda. RSC "Energia", janë kryer studime dhe harton e sistemit të komunikimit Hapësira globale është ekonomikisht konkurrues me telefon të lirë celular që është dashur për të arritur transferimin e "central telefonik" nga Toka në hapësirë.

Parakushtet për krijimin e tyre janë:

• mbushjen pothuajse e plotë e orbitën gjeostacionare operative (GEO) satelitët dhe pasiv;
• shterimi i burimeve të frekuencave;
• Përvoja pozitive e krijimit dhe shfrytëzimit të informacionit sateliteve gjeostacionare "Yamal".

Kur keni krijuar një "Yamal" platformë, zgjidhje të reja teknike kanë qenë 95%, e cila mundësoi pajisje të tilla të bëhen konkurruese në tregun botëror të shërbimeve hapësirë.

Supozohet zëvendësimi i moduleve me pajisjet e komunikimit teknologjike përafërsisht çdo shtatë vjet. Kjo do të krijonte një sistem multi-3-4 satelitë të rënda në orbitën gjeostacionare me një rritje të energjisë elektrike të konsumuar nga ana e tyre. Fillimisht, anijen janë hartuar në bazë të energjisë diellore 30-80 kW. Hapi i ardhshëm do të përdorin motorët nukleare 400 kW me deri në një vit në mënyrë të transportit (për ofrimin e modulit bazik GSO) dhe 150-180 kW në një mënyrë të zgjatur operacionit (së paku 10-15 vjet) si një burim të energjisë.

motorë bërthamore në antimeteoritnoy të mbrojtur sistemin e Tokës

Përfunduar RKK-së "Energy" në kërkimin fundit të 90-të projektimit ka treguar se në krijimin e antimeteoritnoy sistemit të mbrojtjes tokën nga berthamat e kometat dhe asteroids central bërthamor dhe YAERDU mund të përdoret për:

1. Krijimi i një sistemi për monitorimin e trajektoret e asteroids dhe kometat që kalojnë orbitën e Tokës. Për këtë të propozuar për të rregulluar anijen e veçantë të pajisur me pajisje optike dhe radarit për zbulimin e objekteve të rrezikshme, duke llogaritur parametrat e trajektoret e tyre dhe studimin kryesor të karakteristikave të tyre. Sistemi bërthamore Motori hapësirë me dual-mode kapacitet thermionic NPI prej 150 kW mund të jenë të përfshira. Jeta e saj duhet të jetë të paktën 10 vjet.
2. Testet e ndikimit (pajisje termobërthamor shpërthim) në deponinë asteroid sigurt. YAERDU e dorëzimit fuqia e aparatit testues nje asteroid-poligonit varet masë të ngarkesës të dhënë (150-500 kW).
3. Dorëzimi i ekspozimit standarde do të thotë (interceptorët në masë totale prej 15-50 ton) për afrimin në botë të rrezikshme objekt. Kërkojnë bërthamore motor reaktiv kapacitet prej 1-10 MW për shpërndarjen në një pagesë të rrezikshme termobërthamor asteroid, sipërfaqja e të cilit shpërthim për shkak të jet asteroid materiale në gjendje të refuzojë atë nga rrugë të rrezikshme.

Dorëzimi i pajisjeve kërkimore në hapësirë të thellë

Dorëzimi i pajisjeve shkencore ndaj objekteve të hapësirës (planetet e largët, kometa periodike, asteroids) mund të kryhet me përdorimin e fazave LRE hapësirë-bazuar. Përdorin motorët bërthamore për mjetet hapësinore është e dobishme, kur vihet në prodhim detyrë për orbitën një trup qiellor e satelit, kontakti i drejtpërdrejtë me një trup qiellor, zgjedhja e mostrave materiale dhe hulumtime të tjera që kërkojnë komplekse kërkimore të rritur në masë, përfshirjen e ulje dhe për të marrë-off faza.

Parametrat engines

motor bërthamor për kompleksin kërkimore anijen do të zgjerohet "Start dritare" (për shkak të një shkarkimit të kontrolluar të shpejtësisë së punës të trupit), e cila thjeshton planifikimin dhe redukton koston e projektit. Studimet e kryera nga RSC "Energia", tregoi se YAERDU 150 kW me deri në tre vjet është një mjet premtues të dhënë module në hapësirë rripin asteroid.

Në të njëjtën kohë dorëzimi i një njësie kërkimore në orbitën e planeteve të largëta të sistemit diellor kërkon një rritje në burimet, një instalimi bërthamor deri në 5-7 vjet. Është vërtetuar se YAERDU komplekse me një kapacitet prej rreth 1 MW, si pjesë e hulumtimit do të lejojë anijen përshpejtuar shpërndarjen për 5-7 vjet për orbitën një satelit artificial planetet më të largët, Rovers planetare mbi sipërfaqen e satelitëve natyror të këtyre planeteve, dhe shpërndarjen në terren Tokë me kometat, asteroidet, Mercury dhe satelitë të Jupiterit dhe Saturnit.

ashensor reusable (MB)

Një nga mënyrat më të rëndësishme për të përmirësuar efikasitetin e operacioneve të transportit në hapësirë është elemente reusable të sistemit të transportit. motor bërthamor për pushtet anijen e të paktën 500 kW ju lejon të krijoni tërheqje reusable dhe në këtë mënyrë të përmirësojë ndjeshëm efikasitetin e multi-shtresore sistemit të transportit hapësirë. Veçanërisht e dobishme për një sistem të tillë në programin sigurojë një trafik të madh vjetor të mallrave. Një shembull do të jetë një program i eksplorimit hënor me krijimin dhe mirëmbajtjen e një baze misionet me njerëz është vazhdimisht në rritje dhe komplekset eksperimentale teknologjike dhe industriale.

llogaritja e qarkullimit

Sipas studimeve të projektimit RSC e "Energia", ndërtimi i bazës në Hënë duhet të dorëzohet module peshon rreth 10 ton, orbitën e Hënës -. 30 m ngarkesave Total nga Toka në ndërtimin e një baze misionet me njerëz hënor dhe vizituan stacionin hënor syrit është vlerësuar në 700-800 ton dhe një trafiku vjetor të mallrave për operimin dhe zhvillimin e bazës - 400-500 m.

Megjithatë, parimi i motorit bërthamore nuk lejon mallrash për të shpërndarë shpejt. Për shkak të kohës së gjatë të transportit dhe për këtë arsye, koha e konsiderueshme gjetur teresine brezat e rrezatimit radioaktiv jo të gjitha ngarkesave mund të dorëzohen duke përdorur tugboats me motor bërthamor. Prandaj, ngarkesa që mund të ofrohen në bazë të YAERDU vlerësuar vetëm 100-300 ton / vit.

efikasitetit ekonomik

Si kriter i efikasitetit ekonomik sistemit të transportit ndër-orbitë është e këshillueshme që të përdorin vlerën e kostos për njësi të transportit për njësi masë të payload (GHG) nga sipërfaqja e tokës në të synuar orbitë. RSC "Energia" modeli ekonomik dhe matematikore, e cila merr parasysh komponentët kryesorë të kostos në sistemin e transportit ka qenë e zhvilluar:

• krijimi dhe eliminimi i njësive Orbitën tërheqje;
• për blerjen e vepron një strukturë bërthamore;
• shpenzimet operative, si dhe për R & D dhe kostot e mundshme të shpenzimeve kapitale.

Parametrat Kosto varet nga parametrat optimale të MB. Duke përdorur këtë model u hetuar efikasitetin krahasues ekonomik të reusable tërheqje në bazë fuqinë YAERDU prej rreth 1 MW dhe tërheqje e disponueshme në bazë të avancuar të lëngshme motor raketë në program për të siguruar shpërndarjen në lartësi orbitën e Tokës Hënë e 100 km ngarkese masë totale prej 100 ton / vit. Kur duke përdorur të njëjtën përforcues tonazh detyrë të barabartë "Proton-M" dhe dvuhpuskovoy qark ndërtimin e sistemit të transportit kostove specifike të transportit detar për njësi masë e ngarkesës duke përdorur tërheqje në bazë të motorit bërthamore do të jetë tre herë më e ulët se sa kur duke përdorur të disponueshme bazuar në tugboats me motorë të lëngshëm të raketave të tipit MM-3.

përfundim

shtytëse bërthamore efektive për hapësirë kontribuon në zgjidhjen e problemeve mjedisore të tokës, fluturimin e njeriut në Mars, duke krijuar një sistem të transmetimit pa tel të energjisë në hapësirë, zbatimi i varrimit të sigurisë-të zgjeruara në hapësirë shumë të rrezikshme bazë të mbetjeve radioaktive të energjisë bërthamore, krijimi i një bazë misionet me njerëz hënor dhe zhvillimi komercial i Hënës, për të siguruar të mbrojtur Tokën nga rrezik asteroid dhe kometë.