Un ambicioso proyecto ruso puede dar un nuevo impulso a la exploración espacial
Uno de los proyectos soviético-rusos más ambiciosos en el campo de la exploración espacial está casi por completarse y está entrando en la etapa de implementación práctica directa. Esta es la creación de una planta de energía nuclear de clase megavatio. La creación y prueba de dicho motor puede cambiar significativamente la situación en el espacio cercano a la Tierra.
El sistema de propulsión nuclear de clase megavatio (NESA) es un proyecto conjunto de un grupo de empresas rusas que forman parte de Roskosmos y Rosatom. Este proyecto tiene como objetivo desarrollar una clase de megavatios NPS. Está diseñado específicamente para equipar una nueva nave espacial con el título de trabajo TEM (módulo de transporte y energía). El contratista principal del proyecto para la creación de la central nuclear es el "Centro de Investigación Keldysh" de FSUE (Moscú). El objetivo del ambicioso proyecto es llevar a Rusia a la posición de liderazgo en la creación de complejos de energía para el espacio, con alta eficiencia y capaz de resolver una impresionante gama de tareas en el espacio exterior. Por ejemplo, los estudios de la Luna, así como los planetas distantes de nuestro sistema solar, incluida la creación de bases automáticas en ellos.
Actualmente, los vuelos espaciales en el espacio cercano a la Tierra se llevan a cabo en cohetes que son impulsados por combustión en sus motores de combustible de cohete líquido o sólido. El combustible líquido para cohetes se divide en un oxidante y combustible. Estos componentes están ubicados en varios tanques del cohete en estado líquido. Los componentes se mezclan en la cámara de combustión, generalmente con la ayuda de boquillas. La presión creada por el trabajo del sistema de desplazamiento o turbobomba. Además, los componentes de combustible se utilizan para enfriar la boquilla del cohete. El combustible sólido para cohetes también se divide en combustible y oxidante, pero están en forma de una mezcla de sólidos.
En las últimas décadas, la tecnología de uso de estos tipos de combustible para cohetes se ha desarrollado hasta el mínimo detalle en muchos países. Al mismo tiempo, los propios científicos de cohetes admiten que un mayor desarrollo de tales tecnologías es problemático. El ex jefe de la Agencia Espacial Federal de Rusia, Anatoly Perminov, señaló: “En términos generales, todos los motores de cohetes existentes, ya sean líquidos o de combustible sólido, están comprimidos. Los intentos de aumentar su empuje, impulso específico, son simplemente poco prometedores ". En este contexto, otras soluciones técnicas son de interés. Por ejemplo, las plantas de energía nuclear que pueden proporcionar un aumento en el empuje y el impulso específico a veces. Anatoly Perminov dio un ejemplo de un vuelo a Marte, al que ahora necesita volar 1,5-2 de ida y vuelta. Con el uso de una planta de energía nuclear, el tiempo de vuelo podría reducirse a 2-4 meses.
Teniendo esto en cuenta, en Rusia, a partir de 2010, se está implementando un proyecto para crear un módulo de energía y transporte espacial basado en una planta de energía nuclear de clase megavatio, que no tiene análogos en el mundo. La orden correspondiente fue firmada por Dmitry Medvedev. Para la implementación de este proyecto antes de 2018, el presupuesto federal, Roscosmos y Rosatom planearon enviar 17 billones de rublos, 7,2 billones de rublos de esta cantidad se asignaron a la corporación estatal Rosatom para crear una planta de reactores (Instituto de Investigación y Desarrollo de Ingeniería de Energía) Dollezhal), 4 billones de rublos - Centro Keldysh para el desarrollo de una central nuclear, 5,8 billones de rublos - RSC Energia, que debía crear un transporte y energía módulo. De acuerdo con el nuevo programa espacial federal en 2016-2025, se planificaron otros miles de millones de 22 de 890 millones de rublos para seguir trabajando en el proyecto.
Todas estas obras se realizan en Rusia no desde cero. La posibilidad de utilizar la energía nuclear en el espacio ha sido considerada desde mediados del 50 del siglo pasado por especialistas nacionales tan prominentes como Keldysh, Kurchatov y Korolev. Solo desde los años 1970 a 1988, la Unión Soviética lanzó al espacio más satélites de reconocimiento 30 que estaban equipados con plantas de energía nuclear de bajo poder del tipo Topaz y Buk. Estos satélites se utilizaron para crear un sistema de vigilancia para todo clima para objetivos de superficie en toda el área de aguas del Océano Mundial, así como para emitir la designación de objetivos con transmisión a puestos de mando o transportistas armas - Sistemas de reconocimiento del espacio marino y designación de objetivo "Leyenda" (año 1978). Además, en el período comprendido entre 1960 y 1980, el año en nuestro país fue desarrollado y probado en el sitio de pruebas nucleares de Semipalatinsk, informó la agencia de noticias TASS.
Los expertos identifican las siguientes ventajas de las centrales nucleares:
- La capacidad de volar a Marte en el mes 1,5 y regresar, mientras que el vuelo con motores de cohetes convencionales puede demorar hasta 1,5 años sin la capacidad de regresar.
- Nuevas características en el estudio del espacio cercano a la Tierra.
- La capacidad de realizar maniobras y acelerar, en contraste con las instalaciones que solo pueden acelerar, y luego volar a lo largo de un camino predeterminado.
- Reducción de los costos de mantenimiento, que se logra debido a la alta disponibilidad de recursos del año 10.
- Un aumento significativo en la masa de la carga útil puesta en órbita debido a la ausencia de tanques de combustible grandes.
20 de julio 2014 obtuvo una patente de la Federación Rusa para el número RU2522971 para la "Central nuclear" (YAEDU), autor del académico A. Koroteev. Más tarde, en la exposición "Orden estatal - PARA compras justas 2016", que tuvo lugar en Moscú de 23 a 25 en marzo , JSC "NIKIET" lleva el nombre de Dollezhal y presentó un modelo de una instalación de reactor para una planta de energía nuclear de clase megavatio. Se sabe que la planta de energía nuclear desarrollada en nuestro país consta de tres elementos principales: una instalación de reactor con un fluido de trabajo y dispositivos auxiliares, como un turbo-generador-compresor y un intercambiador de calor-recuperador; Sistema de propulsión eléctrica y un radiador (sistema de liberación de calor en el espacio). Dado el progreso del trabajo, se puede observar que la Federación de Rusia tiene todas las posibilidades de lanzar por primera vez en órbita una nave espacial que estará equipada con una planta de energía nuclear.
Se planea que el modelo de unidad de energía nuclear en la glándula para pruebas se cree para el año 2019. Y los primeros vuelos al espacio con una central eléctrica similar se llevarán a cabo en 2020-s. Dmitry Makarov, director del Instituto de Materiales de Reactores (IWM, Región de Sverdlovsk), dijo a los reporteros en abril de 2020 sobre el hecho de que las primeras pruebas de vuelo de un sistema de propulsión del espacio nuclear estaban planeadas para 2016-s. Respondiendo a las preguntas de los periodistas de TASS, señaló que en un futuro cercano, se creará un prototipo basado en tierra de este dispositivo en Rusia, y en 2020-s pasarán las primeras pruebas de vuelo en el espacio. Tal instalación de la clase de megavatios permitirá la formación de potentes motores electro-nucleares que pueden acelerar las naves interplanetarias a velocidades serias. Como parte del trabajo en este proyecto, Rosatom crea el corazón de la instalación: un reactor nuclear.
De acuerdo con Makarov, el IRM completó con éxito las pruebas de los elementos conductores de calor (TVEL) para esta instalación, agregando que se probaron los TVEL de escala completa que se planea usar en tales reactores. Makarov no tiene dudas de que, sobre la base de la experiencia y la competencia de los institutos de Roskosmos y Rosatom, será posible crear una planta de energía nuclear que permitirá a nuestro país alcanzar no solo los planetas más cercanos, sino también los distantes, de nuestro sistema solar. De hecho, se desarrollará una plataforma a través de la cual será posible implementar programas de investigación serios dirigidos a explorar el espacio profundo.
El desarrollo en Rusia de una unidad de energía nuclear conlleva los siguientes beneficios prácticos. Primero, esta es una expansión significativa de las capacidades de Rusia y la humanidad en general. Las naves espaciales equipadas con una planta de energía nuclear harán que el viaje de las personas a Marte y otros planetas sea real.
En segundo lugar, tales barcos mejorarán significativamente la actividad humana en el espacio cercano a la Tierra, brindando una oportunidad real para comenzar la colonización de la luna (ya hay proyectos para construir centrales nucleares en el satélite de la Tierra). “El uso de plantas de energía nuclear se considera para sistemas espaciales tripulados grandes, y no para naves espaciales pequeñas que pueden volar en otros tipos de instalaciones que utilizan motores iónicos o energía eólica solar. Será posible utilizar plantas de energía nuclear en remolcadores inter-órbita reutilizables. Por ejemplo, para mover varias cargas entre órbitas bajas y altas, para volar a asteroides. También puede enviar una expedición a Marte o crear un remolcador lunar reutilizable ”, dice el profesor Oleg Gorshkov. Tales barcos son capaces de cambiar toda la economía de la exploración espacial. Como señalan los expertos de RSC Energia, el vehículo de lanzamiento nuclear podrá reducir el costo del lanzamiento de la carga útil a la órbita circunlunar en más de dos veces en comparación con los misiles equipados con motores de cohetes de propelente líquido.
En tercer lugar, este desarrollo son nuevas tecnologías y materiales que definitivamente aparecerán durante la implementación del proyecto. Se pueden implementar en otras ramas de la industria rusa: ingeniería mecánica, metalurgia, etc. Este es un proyecto innovador que, si se implementa con éxito, puede dar un nuevo impulso a la economía rusa.
Fuentes de información:
http://expert.ru/2013/01/31/vyijti-iz-tupika
https://lenta.ru/news/2016/04/26/nuclear
http://tass.ru/kosmos/3238375
https://riafan.ru/998650-rossiya-pervoi-vyvedet-na-orbitu-yadernyi-kosmicheskii-korabl
Materiales de código abierto
El sistema de propulsión nuclear de clase megavatio (NESA) es un proyecto conjunto de un grupo de empresas rusas que forman parte de Roskosmos y Rosatom. Este proyecto tiene como objetivo desarrollar una clase de megavatios NPS. Está diseñado específicamente para equipar una nueva nave espacial con el título de trabajo TEM (módulo de transporte y energía). El contratista principal del proyecto para la creación de la central nuclear es el "Centro de Investigación Keldysh" de FSUE (Moscú). El objetivo del ambicioso proyecto es llevar a Rusia a la posición de liderazgo en la creación de complejos de energía para el espacio, con alta eficiencia y capaz de resolver una impresionante gama de tareas en el espacio exterior. Por ejemplo, los estudios de la Luna, así como los planetas distantes de nuestro sistema solar, incluida la creación de bases automáticas en ellos.
Actualmente, los vuelos espaciales en el espacio cercano a la Tierra se llevan a cabo en cohetes que son impulsados por combustión en sus motores de combustible de cohete líquido o sólido. El combustible líquido para cohetes se divide en un oxidante y combustible. Estos componentes están ubicados en varios tanques del cohete en estado líquido. Los componentes se mezclan en la cámara de combustión, generalmente con la ayuda de boquillas. La presión creada por el trabajo del sistema de desplazamiento o turbobomba. Además, los componentes de combustible se utilizan para enfriar la boquilla del cohete. El combustible sólido para cohetes también se divide en combustible y oxidante, pero están en forma de una mezcla de sólidos.
En las últimas décadas, la tecnología de uso de estos tipos de combustible para cohetes se ha desarrollado hasta el mínimo detalle en muchos países. Al mismo tiempo, los propios científicos de cohetes admiten que un mayor desarrollo de tales tecnologías es problemático. El ex jefe de la Agencia Espacial Federal de Rusia, Anatoly Perminov, señaló: “En términos generales, todos los motores de cohetes existentes, ya sean líquidos o de combustible sólido, están comprimidos. Los intentos de aumentar su empuje, impulso específico, son simplemente poco prometedores ". En este contexto, otras soluciones técnicas son de interés. Por ejemplo, las plantas de energía nuclear que pueden proporcionar un aumento en el empuje y el impulso específico a veces. Anatoly Perminov dio un ejemplo de un vuelo a Marte, al que ahora necesita volar 1,5-2 de ida y vuelta. Con el uso de una planta de energía nuclear, el tiempo de vuelo podría reducirse a 2-4 meses.
Teniendo esto en cuenta, en Rusia, a partir de 2010, se está implementando un proyecto para crear un módulo de energía y transporte espacial basado en una planta de energía nuclear de clase megavatio, que no tiene análogos en el mundo. La orden correspondiente fue firmada por Dmitry Medvedev. Para la implementación de este proyecto antes de 2018, el presupuesto federal, Roscosmos y Rosatom planearon enviar 17 billones de rublos, 7,2 billones de rublos de esta cantidad se asignaron a la corporación estatal Rosatom para crear una planta de reactores (Instituto de Investigación y Desarrollo de Ingeniería de Energía) Dollezhal), 4 billones de rublos - Centro Keldysh para el desarrollo de una central nuclear, 5,8 billones de rublos - RSC Energia, que debía crear un transporte y energía módulo. De acuerdo con el nuevo programa espacial federal en 2016-2025, se planificaron otros miles de millones de 22 de 890 millones de rublos para seguir trabajando en el proyecto.
Todas estas obras se realizan en Rusia no desde cero. La posibilidad de utilizar la energía nuclear en el espacio ha sido considerada desde mediados del 50 del siglo pasado por especialistas nacionales tan prominentes como Keldysh, Kurchatov y Korolev. Solo desde los años 1970 a 1988, la Unión Soviética lanzó al espacio más satélites de reconocimiento 30 que estaban equipados con plantas de energía nuclear de bajo poder del tipo Topaz y Buk. Estos satélites se utilizaron para crear un sistema de vigilancia para todo clima para objetivos de superficie en toda el área de aguas del Océano Mundial, así como para emitir la designación de objetivos con transmisión a puestos de mando o transportistas armas - Sistemas de reconocimiento del espacio marino y designación de objetivo "Leyenda" (año 1978). Además, en el período comprendido entre 1960 y 1980, el año en nuestro país fue desarrollado y probado en el sitio de pruebas nucleares de Semipalatinsk, informó la agencia de noticias TASS.
Reactor-convertidor nuclear "Topaz" (diseño reducido)
Los expertos identifican las siguientes ventajas de las centrales nucleares:
- La capacidad de volar a Marte en el mes 1,5 y regresar, mientras que el vuelo con motores de cohetes convencionales puede demorar hasta 1,5 años sin la capacidad de regresar.
- Nuevas características en el estudio del espacio cercano a la Tierra.
- La capacidad de realizar maniobras y acelerar, en contraste con las instalaciones que solo pueden acelerar, y luego volar a lo largo de un camino predeterminado.
- Reducción de los costos de mantenimiento, que se logra debido a la alta disponibilidad de recursos del año 10.
- Un aumento significativo en la masa de la carga útil puesta en órbita debido a la ausencia de tanques de combustible grandes.
20 de julio 2014 obtuvo una patente de la Federación Rusa para el número RU2522971 para la "Central nuclear" (YAEDU), autor del académico A. Koroteev. Más tarde, en la exposición "Orden estatal - PARA compras justas 2016", que tuvo lugar en Moscú de 23 a 25 en marzo , JSC "NIKIET" lleva el nombre de Dollezhal y presentó un modelo de una instalación de reactor para una planta de energía nuclear de clase megavatio. Se sabe que la planta de energía nuclear desarrollada en nuestro país consta de tres elementos principales: una instalación de reactor con un fluido de trabajo y dispositivos auxiliares, como un turbo-generador-compresor y un intercambiador de calor-recuperador; Sistema de propulsión eléctrica y un radiador (sistema de liberación de calor en el espacio). Dado el progreso del trabajo, se puede observar que la Federación de Rusia tiene todas las posibilidades de lanzar por primera vez en órbita una nave espacial que estará equipada con una planta de energía nuclear.
Se planea que el modelo de unidad de energía nuclear en la glándula para pruebas se cree para el año 2019. Y los primeros vuelos al espacio con una central eléctrica similar se llevarán a cabo en 2020-s. Dmitry Makarov, director del Instituto de Materiales de Reactores (IWM, Región de Sverdlovsk), dijo a los reporteros en abril de 2020 sobre el hecho de que las primeras pruebas de vuelo de un sistema de propulsión del espacio nuclear estaban planeadas para 2016-s. Respondiendo a las preguntas de los periodistas de TASS, señaló que en un futuro cercano, se creará un prototipo basado en tierra de este dispositivo en Rusia, y en 2020-s pasarán las primeras pruebas de vuelo en el espacio. Tal instalación de la clase de megavatios permitirá la formación de potentes motores electro-nucleares que pueden acelerar las naves interplanetarias a velocidades serias. Como parte del trabajo en este proyecto, Rosatom crea el corazón de la instalación: un reactor nuclear.
Modelo de una instalación de reactor para una unidad de propulsión de energía nuclear de clase megavatio
De acuerdo con Makarov, el IRM completó con éxito las pruebas de los elementos conductores de calor (TVEL) para esta instalación, agregando que se probaron los TVEL de escala completa que se planea usar en tales reactores. Makarov no tiene dudas de que, sobre la base de la experiencia y la competencia de los institutos de Roskosmos y Rosatom, será posible crear una planta de energía nuclear que permitirá a nuestro país alcanzar no solo los planetas más cercanos, sino también los distantes, de nuestro sistema solar. De hecho, se desarrollará una plataforma a través de la cual será posible implementar programas de investigación serios dirigidos a explorar el espacio profundo.
El desarrollo en Rusia de una unidad de energía nuclear conlleva los siguientes beneficios prácticos. Primero, esta es una expansión significativa de las capacidades de Rusia y la humanidad en general. Las naves espaciales equipadas con una planta de energía nuclear harán que el viaje de las personas a Marte y otros planetas sea real.
En segundo lugar, tales barcos mejorarán significativamente la actividad humana en el espacio cercano a la Tierra, brindando una oportunidad real para comenzar la colonización de la luna (ya hay proyectos para construir centrales nucleares en el satélite de la Tierra). “El uso de plantas de energía nuclear se considera para sistemas espaciales tripulados grandes, y no para naves espaciales pequeñas que pueden volar en otros tipos de instalaciones que utilizan motores iónicos o energía eólica solar. Será posible utilizar plantas de energía nuclear en remolcadores inter-órbita reutilizables. Por ejemplo, para mover varias cargas entre órbitas bajas y altas, para volar a asteroides. También puede enviar una expedición a Marte o crear un remolcador lunar reutilizable ”, dice el profesor Oleg Gorshkov. Tales barcos son capaces de cambiar toda la economía de la exploración espacial. Como señalan los expertos de RSC Energia, el vehículo de lanzamiento nuclear podrá reducir el costo del lanzamiento de la carga útil a la órbita circunlunar en más de dos veces en comparación con los misiles equipados con motores de cohetes de propelente líquido.
En tercer lugar, este desarrollo son nuevas tecnologías y materiales que definitivamente aparecerán durante la implementación del proyecto. Se pueden implementar en otras ramas de la industria rusa: ingeniería mecánica, metalurgia, etc. Este es un proyecto innovador que, si se implementa con éxito, puede dar un nuevo impulso a la economía rusa.
Fuentes de información:
http://expert.ru/2013/01/31/vyijti-iz-tupika
https://lenta.ru/news/2016/04/26/nuclear
http://tass.ru/kosmos/3238375
https://riafan.ru/998650-rossiya-pervoi-vyvedet-na-orbitu-yadernyi-kosmicheskii-korabl
Materiales de código abierto
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