Jedrska motorji za ladje

Rusija je bila in še vedno je vodilna na področju vesoljske moči jedrske. Izkušnje z načrtovanjem, gradnjo, zagon in delovanje vesoljskega plovila je opremljena z viri jedrskih elektrarn so organizacije, kot je RSC "energija" in "Roskosmos". Jedrska motor omogoča upravljanje letala za več let, zaradi česar so bolj praktično primernost večkrat.

zgodovinski zapis

Uporaba jedrske energije v prostoru ni več fikcija v 70-ih letih prejšnjega stoletja. Prvi jedrski motorji 1970-1988 so se začela v vesolje in uspešno uporabo v vesoljskih vozil (SV) stališč "US-A". Uporabljajo se termoelektrični sistema jedrske elektrarne (NEK) "Buck" električno močjo 3 kW.

V 1987-1988 dveh naprav "Plazma-A" z Termoelektronski NEK "Topaz" je 5 kW bil let testiranje za prostor, v katerem je moč električnega pogona (ERE) od vira jedrske elektrarne izvajajo prvič.

Kompleks prizemnega testiranja jedrski elektrarni Termoelektronski jedrski objekt "YENISEI" močjo 5 kW. Na podlagi teh tehnologij razvitih projektov Termoelektronski zmogljivosti jedrske moči 25-100 kW.

MB "Hercules"

RSC "Energija" v 70-ih se je začela znanstvene in praktične raziskave, katere namen je bil ustvariti močan prostor motor jedrski za medočesnega vlačilec (MB) "Hercules". Delo vodila do ustanovitve že več let po jedrski električni pogon (YAERDU) z Termoelektronski zmogljivosti za proizvodnjo jedrske energije nekaj - sto kilovatov in električni pogon zmogljivosti enoto deset do nekaj sto kilovatov.

Parametri projektiranja MB "Hercules":

• uporabna električna moč jedrske energije - 550 kW;
• specifični impulz električni pogon - 30 km / s;
• Električni pogonski potisk - 26 H;
• virov NEK in električni pogon - 16.000 ur;
• Delovno telo električnega pogona - xenon;
• masa (suho) vlačilec - 14,5-15,7 t, vključno dv - 6,9 ton.

sodobna

V XXI stoletju je čas, da ustvarite nov jedrski motor za prostor. Oktobra 2009, na seji novega ruskega projekta "Vzpostavitev prometne in energetske modul z namestitvijo megavata razreda jedrske energije" Komisije je bila uradno predsedniškega sveta za modernizacijo in tehnološki razvoj ruskega gospodarstva odobrila. so vodilni razvijalci:

• Reactor rastlin - JSC "NIKIET".
• jedrska elektrarna s plinsko turbino pretvorbe moči vezje, ki temelji na električnih pogonskih motorjev in ionske electrorocket YAERDU na splošno - SSC "Research Center. M. V. Keldysha ", ki je odgovoren tudi za organizacijo programa razvoja prometne in energetske modul (TEM) kot celoto.
• RSC "Energy" kot splošno TEM oblikovalec mora razviti avtomatski stroj s tem modulom.

Značilnosti nove namestitve

Nova jedrska motor za vesoljsko Rusija načrtuje začetek komercialnega obratovanja v naslednjih nekaj letih. Načrtovani značilnosti plinske turbine YAERDU sledi. reaktor uporabimo hitro rejec reaktor plinov ohladimo, temperatura delovne tekočine (mešanica on / Xe) pred turbino - 1500 K, učinkovitosti pretvarjanje toplotne energije v električno energijo - 35%, radiator tipa hladilnika - kapljično. Teža Enota (reaktor, zaščito pred sevanjem, in sistem za pretvorbo, vendar brez hladilno oddajnikom) - 6800 kg.

Prostor jedrskih motorji (jedrska elektrarna, jedrska energija, skupaj z EPS) načrta za uporabo:

• V okviru prihodnjih vesoljskih vozil.
• Kot vir električne energije za energetsko intenzivnih sistemov in vesoljskih plovil.
• Za rešitev prvih dveh problemov v prometnem in energetskem modula, da se zagotovi dobavo težkih electrorocket vesoljske ladje in vozila na delovno orbito in nadaljnje dolgoročne oskrbe z energijo opreme.

Princip delovanja jedrskega motorja

Temeljijo na sintezi jeder ali na uporabi energije fisije jedrskega goriva , da se tvori jet potisk. Razlikovati namestitev impulz-eksplozivnih in tekočine vrst. Blast rastlina oddaja v prostor miniaturnih atomskih bomb, ki zažigalne nekaj metrov stran je trobljenje potiska ladjo naprej. V praksi, se ne uporabljajo take naprave.

Tekoči pogonske motorje, na drugi strani pa že dolgo razvit in preizkušen. Že v 60-ih letih, so sovjetski strokovnjaki oblikovali izvedljivo modela RD-0410. Ti sistemi so bili razviti v Združenih državah Amerike. Njihov princip temelji na segrevanje tekočine jedrskega mini reaktorja, se pretvori v paro in tvori curkom, ki potisne vesoljskega plovila. Čeprav je naprava imenovana tekočina kot delovno tekočino, ki se uporablja običajno vodik. Drug namen sistemov jedrskega prostora - poganja električna omrežja (oprema) ladij in satelitov na krovu.

Težke telekomunikacijske naprave globalni komunikacijski prostor

Trenutno potekajo dela na jedrskih motorjev za prostor, ki se bodo uporabljali v težkih aparatov vesoljskih komunikacij. RSC "Energia" so bile izvedene študije in modelov globalnega prostora komunikacijskega sistema je ekonomsko konkurenčen poceni mobilnega telefona, ki naj bi dosegli tudi prenos "telefonsko centralo" iz Zemlje v vesolje.

Predpogoji za njihovo izdelavo, so:

• skoraj popolno polnjenje geostacionarni orbiti operativnimi (geo) satelitov in pasivno;
• izčrpanje frekvenčnega vira;
• Pozitivne izkušnje ustvarjanja in komercialno izkoriščanje informacijskih geostacionarnih satelitih "Jamal".

Ko ustvarite "Jamal" platformo, so nove tehnične rešitve, je 95%, ki take naprave omogočil, da postane konkurenčna na svetovnem trgu vesoljskih storitev.

Predpostavlja se, zamenjavo modulov s tehnološko komunikacijsko opremo približno vsakih sedem let. To bi ustvarilo sistem multi-3-4 težkih sateliti v geostacionarni orbiti s povečanjem električne energije, ki jih uporabljajo. Sprva je bilo vesoljsko plovilo zasnovan na osnovi sončne moči 30-80 kW. Naslednji korak bo uporabljala jedrsko motorjev 400 kW z do enega leta na način prevoza (za dobavo osnovnega modula GSO) in 150-180 kW, v razširjenem načinu delovanja (vsaj 10-15 let) kot vir energije.

Jedrske motorji antimeteoritnoy zaščititi sistem Earth

Končana rkk "Energija" v poznih 90-ih raziskav, oblikovanja je pokazala, da pri ustvarjanju antimeteoritnoy Zemlja obrambnega sistema iz jedra kometov in asteroidov jedrskih elektrarn in YAERDU se lahko uporablja za:

1. Vzpostavitev sistema za spremljanje trajektorije asteroidov in kometov, ki prečkajo Zemljino orbito. Za to predlaga, da se uredi posebno vesoljsko plovilo opremljeno z optično in radarsko opremo za odkrivanje nevarnih predmetov, izračun parametrov njihovih trajektorij in glavno študijo njihovih značilnosti. so lahko vključeni prostor motorja Sistem jedrske s bivalentno Termoelektronski NPI kapaciteto 150 kW. Njeno življenje bi moralo biti vsaj 10 let.
2. Testi vpliva (termonuklearne eksplozije naprave) na odlagališča varno asteroid. YAERDU moč za preskusne naprave na asteroid-mnogokotnika odvisna od mase dobavljenega tovora (150-500 kW).
3. Dostava standardne izpostavljenosti pomeni (Interceptor skupno maso 15-50 ton) za približuje z nevarnim predmetom svetu. Zahtevajo jedrsko jet motor zmogljivosti 1-10 MW za dostavo do nevarnih asteroid termonuklearne brezplačno, površine od katerih eksplozija zaradi reaktivnemu materiala asteroid sposobna, da ga zavrne iz nevarne poti.

Dostava raziskovalne opreme v vesolje

Dobava znanstvene opreme do vesoljskih objektov (oddaljenih planetov, periodičnih kometov, asteroidov) se lahko izvede z uporabo vesoljskih fazah LRE. Uporaba jedrskega motorje za vesoljska plovila, je smotrno, ko je dal na izhod nalogo, da krožijo v nebeško telo satelita, neposreden stik z nebesnega telesa, izbira vzorcev materiala in drugih raziskav, ki zahtevajo masa povečanje raziskav kompleks, vključitev pristajanje in vzletanje fazah.

Parametri motorji

Jedrska motor za vesoljska plovila raziskovalni kompleks bo razširila "okno začetek" (zaradi nadzorovan izpust delovne hitrosti telesa), ki poenostavlja načrtovanje in zmanjšuje stroške projekta. Študije, ki jih izvajajo RSC "Energia", je pokazala, da je YAERDU 150 kW z do treh let obetavno sredstvo za doseganje modulov v prostor asteroidnem pasu.

Hkrati dobavo raziskovalne enote v orbito oddaljenih planetov sončnega sistema zahteva povečanje sredstev, jedrsko napravo, do 5-7 let. Dokazano je, da bo YAERDU kompleks z zmogljivostjo okoli 1 MW v okviru raziskave omogočajo vesoljsko plovilo pospešeno prikazovanje za 5-7 let orbito umetnega satelita najbolj oddaljenih planetov, planetarni Rovers na površini naravnih satelitov teh planetov in dostavo na tleh Zemlji s kometi, asteroidi, živega srebra in satelitov Jupitra in Saturna.

Večkratno uporabo dvigalo (MB)

Eden od najpomembnejših načinov za izboljšanje učinkovitosti prevoznih dejavnosti v prostoru se elementi za enkratno uporabo transportnega sistema. Jedrska motor za vesoljska plovila močjo najmanj 500 kW omogoča ustvarjanje vleko enkratno uporabo in s tem bistveno izboljšati učinkovitost večstopenjska prostor prometnega sistema. Še posebej uporabno za tak sistem v programu zagotavljajo veliko letnega tovornega prometa. Primer bi bil program osvajanje Lune z oblikovanjem in vzdrževanjem posadko osnove se nenehno povečuje in eksperimentalni tehnološke in industrijske komplekse.

Izračun prometa

Glede na študij oblikovanja RSC "Energia", naj bi gradnja baze na Luni je treba dostaviti module tehta približno 10 ton, orbito Lune. - 30 m Skupaj tovor od Zemlje v gradnji s posadko lunar osnove in obiskal lunarni orbitalno postajo je ocenjena na 700-800 ton in letni tovorni promet za delovanje in razvoj baze - 400-500 m.

Vendar pa načelo jedrske motorja ne omogoča tovorna hitro razpršijo. Zaradi dolgega časa prevoza in zato, veliko časa iskanju koristno vsebino sevanja pasovi niso vsi tovor se lahko dostavljajo s pomočjo vlačilcev z jedrsko motorjem. Zato je tovor, ki se, če se lahko na podlagi YAERDU ocenjena le 100-300 ton / leto.

ekonomska učinkovitost

Kot merilo ekonomske učinkovitosti med orbiti prometnega sistema je priporočljivo uporabiti vrednost stroškov na enoto prevoza na enoto mase nosilnost (TGP) od površine zemlje v ciljni orbito. RSC "Energia" ekonomske in matematični model, ki upošteva glavne sestavine stroškov v prometnem sistemu je bil razvit:

• oblikovanje in odprava orbito vlačilci enot;
• za nakup delovanja jedrskega objekta;
• obratovalni stroški, kot tudi za raziskave in razvoj ter morebitnih stroškov izdatkov za investicije.

Stroškovni parametri so odvisni od optimalne parametre MB. S tem modelom so raziskovali primerjalno gospodarsko učinkovitost je mogoče ponovno uporabiti vlačilcu temelji YAERDU moči okoli 1 mW in enkratno vlačilec na podlagi naprednih tekočega raketnega motorja v programu, da se zagotovi dostava Zemlja Moon orbito nadmorski višini 100 km nosilnost skupno maso 100 ton / leto. Pri uporabi isto booster nosilnost enako dolžnost "Proton-M" in dvuhpuskovoy gradnjo vezja posebne stroške dostave prometnega sistema na enoto mase tovora s pomočjo vlačilca na podlagi jedrske motorja bo trikrat nižje kot pri uporabi enkratno temelji na vlačilcev s tekočimi raketne motorje tipa MM-3.

zaključek

Učinkovito jedrski pogon za prostor prispeva k reševanju okoljskih problemov na zemlji, polet človeka na Mars, vzpostavitev sistema brezžičnega prenosa energije v prostoru, izvajanje varovanih pokop v vesolju zelo nevarnih radioaktivnih odpadkov zaradi jedrske energije, oblikovanje posadko lunarni bazo in komercialni razvoj Lune, da se zagotovi zaščititi Zemljo pred asteroid in kometa nevarnosti.