เครื่องมือนิวเคลียร์สำหรับยานอวกาศ

รัสเซียได้รับและยังคงเป็นผู้นำในเขตอำนาจของพื้นที่นิวเคลียร์ มีประสบการณ์ในการออกแบบการก่อสร้างการว่าจ้างและการดำเนินงานของยานอวกาศพร้อมกับแหล่งที่มาของพลังงานนิวเคลียร์มีองค์กรต่าง ๆ เช่น RSC "พลังงาน" และ "Roskosmos" เครื่องยนต์นิวเคลียร์จะช่วยให้การดำเนินการเครื่องบินเป็นเวลาหลายปีที่ผ่านมาทำให้พวกเขาเหมาะสมการปฏิบัติมากขึ้นซ้ำแล้วซ้ำอีก

ประวัติการ

การใช้ พลังงานนิวเคลียร์ ในพื้นที่ไม่เป็นนิยายใน 70 โอบอุ้มของศตวรรษที่ผ่านมา เครื่องมือนิวเคลียร์ครั้งแรกใน 1970-1988 ถูกเปิดตัวเข้ามาในพื้นที่และประสบความสำเร็จที่ใช้ในยานพาหนะพื้นที่ (SV) ข้อสังเกตของ "US-A" พวกเขาจะถูกนำไปใช้กับระบบเทอร์โมของโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ (เอ็นพีพี) "บั๊ก" พลังงานไฟฟ้า 3 กิโลวัตต์

ใน 1987-1988 สองอุปกรณ์ "พลาสม่า-A" ด้วย thermionic NPP "บุษราคัม" 5 กิโลวัตต์ได้รับพื้นที่การบินทดสอบในช่วงที่กำลังขับเคลื่อนไฟฟ้า (ERE) จากแหล่งพลังงานนิวเคลียร์ถูกนำมาใช้เป็นครั้งแรก

ความซับซ้อนของบกทดสอบการติดตั้งไฟฟ้านิวเคลียร์นิวเคลียร์ thermionic "Yenisei" พลังของ 5 กิโลวัตต์ บนพื้นฐานของเทคโนโลยีเหล่านี้ได้รับการพัฒนาโครงการ thermionic กำลังการผลิตไฟฟ้านิวเคลียร์ของ 25-100 กิโลวัตต์

MB "Hercules"

RSC "พลังงาน" ใน 70 ของผู้เริ่มต้นงานวิจัยทางวิทยาศาสตร์และการปฏิบัติวัตถุประสงค์ของซึ่งก็คือการสร้างเครื่องมือที่มีประสิทธิภาพในพื้นที่นิวเคลียร์ interorbital ลากจูง (MB) "Hercules" การทำงานจะนำไปสู่การวางรากฐานมานานหลายปีของการขับเคลื่อนไฟฟ้านิวเคลียร์ (YAERDU) ที่มีความจุไฟฟ้านิวเคลียร์ thermionic ของไม่กี่ - หลายร้อยกิโลวัตต์และความจุของหน่วยขับเคลื่อนไฟฟ้าหลายสิบหลายร้อยกิโลวัตต์

พารามิเตอร์การออกแบบ MB "Hercules":

• พลังงานไฟฟ้าที่มีประโยชน์ของพลังงานนิวเคลียร์ - 550 กิโลวัตต์;
• เฉพาะขับเคลื่อนไฟฟ้าแรงกระตุ้น - 30 km / s;
• แรงผลักดันขับเคลื่อนไฟฟ้า - 26 H;
• ทรัพยากร NPP และขับเคลื่อนไฟฟ้า - 16,000 ชั่วโมง;
• การทำงานของร่างกายขับเคลื่อนไฟฟ้า - ซีนอน;
• น้ำหนัก (แห้ง) ลากจูง - 14,5-15,7 ตันรวมทั้งเขตปกครองตนเอง - 6.9 ตัน

ร่วมสมัย

ในศตวรรษมันเป็นเวลาที่จะสร้างเครื่องมือนิวเคลียร์ใหม่สำหรับพื้นที่ ในเดือนตุลาคม 2009 ที่ประชุมของรัสเซียใหม่โครงการ "การสร้างการขนส่งและโมดูลพลังงานที่มีการติดตั้งเมกะวัตต์ระดับของพลังงานนิวเคลียร์" ของคณะกรรมาธิการได้รับการอนุมัติอย่างเป็นทางการจากสภาประธานาธิบดีเพื่อความทันสมัยและการพัฒนาเทคโนโลยีของเศรษฐกิจของรัสเซีย นักพัฒนาชั้นนำ:

• โรงงานปฏิกรณ์ - JSC "NIKIET"
• โรงงานไฟฟ้านิวเคลียร์ที่มีกังหันก๊าซวงจรแปลงพลังงานขึ้นอยู่กับมอเตอร์ขับเคลื่อนไฟฟ้าและ YAERDU electrorocket ไอออนิกในทั่วไป - SSC "ศูนย์วิจัย เอ็มวี Keldysha" ซึ่งยังเป็นผู้รับผิดชอบสำหรับองค์กรของโปรแกรมการพัฒนาของการขนส่งและโมดูลพลังงาน (TEM) ที่เป็นทั้ง
• RSC "พลังงาน" เป็นนักออกแบบ TEM ทั่วไปจะต้องพัฒนาเครื่องโดยอัตโนมัติด้วยโมดูลนี้

ลักษณะของการติดตั้งใหม่

เครื่องยนต์นิวเคลียร์ใหม่สำหรับพื้นที่รัสเซียวางแผนที่จะเริ่มดำเนินการเชิงพาณิชย์ในอีกไม่กี่ปีข้างหน้า ลักษณะที่คาดการณ์ของ YAERDU กังหันก๊าซดังต่อไปนี้ เครื่องปฏิกรณ์ที่ใช้ก๊าซระบายความร้อนด้วยพ่อแม่พันธุ์ได้อย่างรวดเร็วเครื่องปฏิกรณ์อุณหภูมิของของไหลทำงาน (ส่วนผสมของเขา / Xe) ก่อนกังหัน - 1500 K มีประสิทธิภาพในการแปลงพลังงานความร้อนเป็นพลังงานไฟฟ้า - 35% หม้อน้ำชนิดเย็น - น้ำหยด น้ำหนักต่อหน่วย (เครื่องปฏิกรณ์ป้องกันรังสีและระบบการแปลง แต่ไม่มีเครื่องทำความเย็นอีซีแอล) - 6800 กก.

พื้นที่เครื่องยนต์นิวเคลียร์ (พลังงานนิวเคลียร์พลังงานนิวเคลียร์ร่วมกับ EPS) วางแผนที่จะใช้:

• ในฐานะที่เป็นส่วนหนึ่งของยานพาหนะอวกาศในอนาคต
• ในฐานะที่เป็นแหล่งที่มาของการผลิตไฟฟ้าสำหรับระบบพลังงานและยานอวกาศ
• เพื่อแก้ปัญหาทั้งสองเป็นครั้งแรกในการขนส่งและพลังงานโมดูลเพื่อให้แน่ใจว่าการจัดส่งของยานอวกาศ electrorocket หนักและรถบนวงโคจรการทำงานและต่อการจัดหาพลังงานในระยะยาวของอุปกรณ์

หลักการของการดำเนินงานของเครื่องยนต์นิวเคลียร์

จากทั้งในการสังเคราะห์นิวเคลียสหรือเกี่ยวกับการใช้ฟิชชันพลังงาน ของเชื้อเพลิงนิวเคลียร์ ที่จะสร้าง แรงผลักดันเจ็ท แยกแยะประเภทการติดตั้งชีพจรระเบิดและของเหลว โรงงานระเบิดส่งเสียงเข้าไปในพื้นที่ระเบิดปรมาณูขนาดเล็กที่ระเบิดไม่กี่เมตรห่างระเบิดผลักเรือไปข้างหน้า ในทางปฏิบัติอุปกรณ์ดังกล่าวไม่ได้ใช้

เครื่องยนต์แรงขับของเหลวบนมืออื่น ๆ ที่ได้รับการพัฒนาและทดสอบ ย้อนกลับไปในยุค 60s ผู้เชี่ยวชาญโซเวียตได้รับการออกแบบเป็นรูปแบบที่สามารถทำงานได้ RD-0410 ระบบเหล่านี้ได้รับการพัฒนาในประเทศสหรัฐอเมริกา หลักการของพวกเขาจะขึ้นอยู่กับความร้อนของของเหลวนิวเคลียร์มินิเครื่องปฏิกรณ์จะถูกแปลงเป็นไอน้ำและรูปแบบเจ็ตสตรีมซึ่งผลักดันให้ยานอวกาศ แม้ว่าอุปกรณ์ที่เรียกว่าของเหลวเป็นของไหลทำงานที่มักจะถูกนำมาใช้ไฮโดรเจน วัตถุประสงค์อีกประการหนึ่งของระบบนิวเคลียร์พื้นที่ - ไฟฟ้าขับเคลื่อน onboard เครือข่าย (อุปกรณ์) เรือและดาวเทียม

อุปกรณ์การสื่อสารโทรคมนาคมการสื่อสารหนักพื้นที่ทั่วโลก

ในขณะที่การทำงานเป็นกำลังในเครื่องยนต์นิวเคลียร์สำหรับพื้นที่ที่จะใช้ในการสื่อสารพื้นที่เครื่องมือหนัก RSC "Energia" ได้รับการดำเนินการศึกษาและการออกแบบของระบบการสื่อสารทั่วโลกเป็นพื้นที่ทางเศรษฐกิจที่มีการแข่งขันกับโทรศัพท์มือถือราคาถูกที่ควรที่จะบรรลุการถ่ายโอนของ "การแลกเปลี่ยนโทรศัพท์" จากโลกสู่อวกาศ

สิ่งที่จำเป็นสำหรับการสร้างของพวกเขาคือ

• กรอกเกือบเสร็จสมบูรณ์ของวงโคจรปฏิบัติการ (GEO) ดาวเทียมและ passive;
• ความอ่อนล้าของทรัพยากรความถี่
• ประสบการณ์ในเชิงบวกของการสร้างและการใช้ประโยชน์ในเชิงพาณิชย์ของข้อมูลดาวเทียมค้างฟ้า "Yamal"

เมื่อคุณสร้าง "Yamal" เวทีแก้ปัญหาด้านเทคนิคใหม่ที่ได้รับ 95% ซึ่งเปิดใช้งานอุปกรณ์ดังกล่าวจะกลายเป็นแข่งขันในตลาดโลกในการให้บริการพื้นที่

มันจะสันนิษฐานทดแทนของโมดูลที่มีอุปกรณ์การสื่อสารเทคโนโลยีประมาณทุกเจ็ดปี มันจะสร้างระบบการทำงานของหลาย 3-4 ดาวเทียมหนักขึ้นสู่วงโคจรค้างฟ้าที่มีการเพิ่มขึ้นของการบริโภคพลังงานไฟฟ้าโดยพวกเขา ในขั้นต้นยานอวกาศได้รับการออกแบบบนพื้นฐานของพลังงานแสงอาทิตย์ 30-80 กิโลวัตต์ ขั้นตอนต่อไปจะใช้เครื่องมือนิวเคลียร์ 400 กิโลวัตต์ที่มีถึงหนึ่งปีในโหมดการขนส่ง (สำหรับการจัดส่งของโมดูลพื้นฐาน GSO) และ 150-180 กิโลวัตต์ในโหมดการขยายการดำเนินงาน (อย่างน้อย 10-15 ปี) เป็นแหล่งพลังงาน

เครื่องมือนิวเคลียร์ใน antimeteoritnoy ปกป้องระบบโลก

เสร็จอาร์เคเค "พลังงาน" ในการวิจัยการออกแบบช่วงปลายยุค 90 แสดงให้เห็นว่าในการสร้าง antimeteoritnoy ระบบการป้องกันโลกจากนิวเคลียสของดาวหางและดาวเคราะห์น้อยโรงไฟฟ้านิวเคลียร์และ YAERDU สามารถใช้ในการนี้:

1. การสร้างระบบการตรวจสอบวิถีของดาวเคราะห์น้อยและดาวหางที่ข้ามวงโคจรของโลก สำหรับเรื่องนี้เสนอให้จัดยานอวกาศพิเศษที่มาพร้อมกับอุปกรณ์แสงและเรดาร์ในการตรวจหาวัตถุอันตรายคำนวณค่าพารามิเตอร์ของลูกทีมของพวกเขาและการศึกษาหลักของลักษณะของพวกเขา เครื่องยนต์พื้นที่ระบบนิวเคลียร์กับสองโหมดความจุ thermionic NPI 150 กิโลวัตต์อาจจะเกี่ยวข้องกับ ชีวิตของเธอควรมีอย่างน้อย 10 ปี
2. การทดสอบของผลกระทบ (อุปกรณ์ระเบิดนิวเคลียร์) การฝังกลบดาวเคราะห์น้อยปลอดภัย การจัดส่งพลังงาน YAERDU ของเครื่องทดสอบไปยังดาวเคราะห์น้อยรูปหลายเหลี่ยมขึ้นอยู่กับมวลของน้ำหนักบรรทุกส่ง (150-500 กิโลวัตต์)
3. การจัดส่งสินค้าของแสงมาตรฐานหมายถึง (interceptor มวลรวมของ 15-50 ตัน) สำหรับใกล้กับโลกวัตถุอันตราย จำเป็นต้องมีนิวเคลียร์ เครื่องยนต์ ความจุของ 1-10 เมกะวัตต์สำหรับการจัดส่งไปยังค่าใช้จ่ายที่เป็นอันตรายสาหัสดาวเคราะห์พื้นผิวซึ่งการระเบิดเนื่องจากวัสดุดาวเคราะห์น้อยเจ็ทสามารถที่จะปฏิเสธได้จากเส้นทางที่อันตราย

การส่งมอบอุปกรณ์การวิจัยในห้วงอวกาศ

การจัดส่งสินค้าของอุปกรณ์ทางวิทยาศาสตร์เพื่อวัตถุพื้นที่ (ดาวเคราะห์ที่ห่างไกลดาวหางระยะดาวเคราะห์น้อย) สามารถดำเนินการได้ด้วยการใช้พื้นที่ตามขั้นตอน LRE ใช้เครื่องมือนิวเคลียร์สำหรับยานพาหนะในพื้นที่ที่เป็นการสมควรเมื่อนำไปส่งออกงานที่จะโคจรเทห์ฟากฟ้าของดาวเทียม, การติดต่อโดยตรงกับเทห์ฟากฟ้าการเลือกตัวอย่างวัสดุและการวิจัยอื่น ๆ ที่ต้องการเพิ่มมวลซับซ้อนวิจัยรวมของเชื่อมโยงไปถึงขั้นตอนและใช้เวลาปิดที่

เครื่องมือพารามิเตอร์

เครื่องมือสำหรับการวิจัยนิวเคลียร์ยานอวกาศที่ซับซ้อนจะขยาย "เริ่มต้นที่หน้าต่าง" (เนื่องจากการปล่อยการควบคุมของความเร็วในการทำงานของร่างกาย) ซึ่งช่วยลดความยุ่งยากการวางแผนและการลดค่าใช้จ่ายของโครงการ การศึกษาที่ดำเนินการโดย RSC "Energia" แสดงให้เห็นว่า YAERDU 150 กิโลวัตต์ที่มีถึงสามปีที่ผ่านมาเป็นวิธีที่มีแนวโน้มของการส่งมอบโมดูลในพื้นที่ แถบดาวเคราะห์น้อย

ในขณะเดียวกันการส่งมอบของหน่วยงานวิจัยที่วงโคจรของดาวเคราะห์ที่ห่างไกลของระบบพลังงานแสงอาทิตย์ที่ต้องเพิ่มขึ้นในทรัพยากรการติดตั้งขึ้นนิวเคลียร์ 5-7 ปี มันเป็นเรื่องที่พิสูจน์ให้เห็นว่า YAERDU ซับซ้อนมีความจุประมาณ 1 เมกะวัตต์เป็นส่วนหนึ่งของการวิจัยจะช่วยให้ยานอวกาศเร่งการส่งมอบ 5-7 ปีในการโคจรดาวเทียมเทียมดาวเคราะห์ส่วนใหญ่ห่างไกลโรเวอร์ดาวเคราะห์บนพื้นผิวของธรรมชาติดาวเทียมของดาวเคราะห์เหล่านี้และการส่งมอบที่อยู่บนพื้นโลกกับดาวหางดาวเคราะห์น้อยปรอทและ ดาวเทียมของดาวพฤหัสบดีและดาวเสาร์

นำมาใช้ใหม่ลิฟท์ (MB)

หนึ่งในวิธีที่สำคัญที่สุดในการปรับปรุงประสิทธิภาพของการดำเนินงานการขนส่งในพื้นที่ที่เป็นองค์ประกอบที่นำมาใช้ใหม่ของระบบการขนส่ง เครื่องมือสำหรับการใช้พลังงานนิวเคลียร์ของยานอวกาศอย่างน้อย 500 กิโลวัตต์ช่วยให้คุณสร้างลากนำมาใช้ใหม่และจึงมีนัยสำคัญปรับปรุงประสิทธิภาพของหลายชั้นระบบขนส่งอวกาศ ประโยชน์อย่างยิ่งสำหรับระบบดังกล่าวในโปรแกรมให้การจราจรขนส่งขนาดใหญ่ประจำปี ตัวอย่างจะเป็นโปรแกรมของการสำรวจดวงจันทร์กับการสร้างและการบำรุงรักษาฐานบรรจุเป็นอย่างต่อเนื่องเพิ่มขึ้นและซับซ้อนทางเทคโนโลยีและอุตสาหกรรมการทดลอง

การคำนวณมูลค่าการซื้อขาย

ตามการออกแบบการศึกษา RSC "Energia" การก่อสร้างฐานบนดวงจันทร์ควรจะส่งโมดูลน้ำหนักประมาณ 10 ตันวงโคจรของดวงจันทร์. - 30 เมตรบรรทุกสินค้ารวมจากโลกในการก่อสร้างฐานจันทรคติบรรจุและเข้าเยี่ยมชมสถานีโคจรของดวงจันทร์อยู่ที่ประมาณ 700-800 ตัน และการจราจรขนส่งประจำปีสำหรับการดำเนินงานและการพัฒนาของฐาน - 400-500 เมตร

แต่หลักการของเครื่องยนต์นิวเคลียร์ไม่อนุญาตให้เรือบรรทุกสินค้าที่จะแยกย้ายกันไปได้อย่างรวดเร็ว เนื่องจากเวลาที่ยาวนานของการขนส่งและดังนั้นเวลามากเข็มขัดรังสีหาน้ำหนักบรรทุกไม่ได้บรรทุกสินค้าทั้งหมดสามารถส่งโดยใช้ทั้กโบ๊ตกับเครื่องยนต์นิวเคลียร์ ดังนั้นสินค้าที่อาจจะให้อยู่บนพื้นฐานของ YAERDU ประมาณเพียง 100-300 ตัน / ปี

ประสิทธิภาพทางเศรษฐกิจ

เป็นเกณฑ์ของประสิทธิภาพทางเศรษฐกิจระหว่างวงโคจรของระบบการขนส่งก็จะแนะนำให้ใช้ค่าของต้นทุนต่อหน่วยของการขนส่งต่อหน่วยมวลของน้ำหนักบรรทุก (GHG) ปล่อยจากพื้นผิวของโลกที่เข้าสู่วงโคจรเป้าหมาย RSC "Energia" ทางเศรษฐกิจและแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ซึ่งคำนึงถึงองค์ประกอบหลักของค่าใช้จ่ายในระบบการขนส่งได้รับการพัฒนา:

• การสร้างและการกำจัดของหน่วยลากจูงวงโคจร;
• สำหรับการซื้อของการดำเนินงานสิ่งอำนวยความสะดวกนิวเคลียร์;
• ค่าใช้จ่ายในการดำเนินงานเช่นเดียวกับ R & D และค่าใช้จ่ายในการใช้จ่ายเงินทุนที่เป็นไปได้

พารามิเตอร์ค่าใช้จ่ายขึ้นอยู่กับพารามิเตอร์ที่เหมาะสมของ MB โดยใช้รูปแบบนี้ได้รับการตรวจสอบประสิทธิภาพทางเศรษฐกิจเปรียบเทียบลากจูงตามอำนาจ YAERDU นำมาใช้ใหม่ประมาณ 1 เมกะวัตต์และลากจูงทิ้งบนพื้นฐานของขั้นสูงของเหลว เครื่องยนต์จรวด ในโปรแกรมเพื่อให้แน่ใจว่าการจัดส่งไปยังวงโคจรสูงดวงจันทร์ของโลก 100 กม. น้ำหนักบรรทุกมวลรวมของ 100 ตัน / ปี เมื่อใช้สนับสนุนเดียวกันขีดความสามารถในการปฏิบัติหน้าที่ที่เท่าเทียมกัน "Proton-M" และ dvuhpuskovoy ก่อสร้างวงจรของระบบการขนส่งค่าใช้จ่ายการจัดส่งสินค้าที่เฉพาะเจาะจงต่อหน่วยมวลของอัตราการใช้ลากจูงบนพื้นฐานของเครื่องยนต์นิวเคลียร์จะมีสามครั้งต่ำกว่าเมื่อใช้แล้วทิ้ง ขึ้นอยู่กับทั้กโบ๊ตกับเครื่องยนต์จรวดของเหลวชนิด MM-3

ข้อสรุป

ขับเคลื่อนนิวเคลียร์ที่มีประสิทธิภาพสำหรับพื้นที่ก่อให้เกิดการแก้ปัญหาสิ่งแวดล้อมของโลกการบินของมนุษย์ไปดาวอังคาร, การสร้างระบบการทำงานของการส่งไร้สายของพลังงานในพื้นที่การดำเนินงานของการฝังศพเพิ่มการรักษาความปลอดภัยในพื้นที่อันตรายอย่างมากพื้นดินกากกัมมันตรังสีของพลังงานนิวเคลียร์สร้างฐานจันทรคติบรรจุและการพัฒนาเชิงพาณิชย์ของดวงจันทร์เพื่อให้มั่นใจว่า ปกป้องโลกจากอันตรายดาวเคราะห์น้อยและดาวหาง