Proyecto TEM: reactor nuclear y motor de cohete eléctrico para el espacio
Uno de los proyectos más audaces de los últimos años en el campo de la tecnología espacial es el desarrollo, y existen razones para Noticias. El otro día se supo de la finalización del proyecto "Creación de un módulo de transporte y energía basado en una planta de energía nuclear de clase megavatio". Ahora los científicos tienen que llevar a cabo una serie de trabajos posteriores, y el resultado final será la aparición de un módulo completo, adecuado para la operación.
Una de las opciones de diseño para el módulo de transporte y energía.
A fines de julio, Roscosmos aprobó el informe para 2018, indicando las principales actividades y éxitos de la organización. Entre otras cosas, el informe menciona el proyecto "Creación de un módulo de transporte y energía basado en un sistema de propulsión nuclear de clase megavatio", que se desarrolló como parte del programa estatal "Actividades espaciales rusas para los años 2013-2020".
Según el informe, este proyecto se completó el año pasado. Como parte de estos trabajos, se preparó documentación de diseño, se fabricaron y probaron productos individuales. Mientras hablamos de los componentes del futuro prototipo del prototipo terrestre del módulo de transporte y energía (TEM).
El trabajo para crear un TEM no se detiene allí. Todas las demás actividades se llevarán a cabo en el marco del programa espacial federal existente. Desafortunadamente, el informe Roskosmos no proporciona detalles técnicos del proyecto TEM en su forma actual, ni indica el momento del trabajo. Sin embargo, estos datos se conocen de otras fuentes.
Según el informe de Roscosmos, el trabajo sobre el tema de TEM está en curso y pronto debería entrar en una nueva etapa. Esto significa que los planes para crear una tecnología espacial y de cohetes fundamentalmente nueva, aprobada hace casi 10 años, se implementarán en el futuro previsible.
La idea de un módulo de transporte y energía basado en una planta de energía nuclear (NED) en su forma actual fue propuesta en 2009. El desarrollo de este producto debía ser llevado a cabo por las empresas de Roscosmos y Rosatom. El papel principal en el proyecto lo desempeñan la Corporación Energética de Cohetes y Espacio y el Centro Keldysh FSUE.
En 2010, comenzó el proyecto, comenzó el primer trabajo de investigación y diseño. En ese momento, se argumentó que los principales componentes de la generación de energía nuclear y TEM estarían listos para fines de la década. En 2013 se preparó un diseño preliminar para el TEM. En 2014, comenzaron las pruebas de los componentes del diodo emisor de iones de la energía nuclear y el motor de iones ID-500. En el futuro, hubo informes repetidos de ciertos trabajos y éxitos. Se construyeron y probaron varios elementos de generación de energía nuclear y TEM, y se realizó una búsqueda de áreas de aplicación de nueva tecnología.
A medida que se desarrolló el proyecto TEM, las fuentes abiertas publicaron regularmente imágenes que muestran la apariencia aproximada de este producto. La última vez que tales materiales aparecieron en noviembre del año pasado. Es curioso que esta versión de la apariencia fuera notablemente diferente de las anteriores, aunque tenía algunas similitudes en las características principales.
El módulo de transporte y energía se considera una herramienta multipropósito para trabajar en el espacio, tanto en las órbitas de la Tierra como en otras trayectorias. Con su ayuda, en el futuro se planea mostrar la carga útil en órbitas o enviarla a otros cuerpos celestes. TEM también se puede utilizar para dar servicio a naves espaciales o en la lucha contra los desechos espaciales.
TEM recibirá granjas de carga deslizantes, por lo que se proporcionarán las dimensiones necesarias. En las granjas, se propone montar una unidad de potencia con una instalación de reactor, un complejo de instrumentos agregados, instalaciones de acoplamiento, paneles solares, etc. En la cola del módulo estarán marchando y desviando motores de cohetes eléctricos. La carga útil se transportará mediante dispositivos de acoplamiento.
El componente principal del TEM es el sistema de generación de energía nuclear de clase megavatio desarrollado con 2009. El reactor de la instalación debe ser particularmente resistente a las cargas de temperatura, lo que está asociado con sus condiciones especiales de operación. Se eligió una mezcla de helio-xenón como portador de calor. La potencia térmica de la instalación alcanzará 3,8 MW, eléctrica - 1 MW. Para drenar el exceso de calor, se propone usar un refrigerador-emisor por goteo.
La electricidad de una instalación nuclear se debe suministrar a un motor de cohete eléctrico. En la etapa de prueba hay un prometedor motor de iones ID-500. Con una eficiencia de hasta 75%, debería mostrar la potencia de 35 kW y empujar hasta 750 mN. En pruebas en 2017, el producto ID-500 trabajó en el banco 300 h a 35 kW.
Según los datos de años anteriores, el TEM en la posición de trabajo tendrá una longitud de más de 50-52 m con un diámetro (para trusses y elementos abiertos) de más de 20 m. Masa: no menos de 20 toneladas. La salida de dicho módulo en órbita terrestre baja se llevará a cabo utilizando uno o varios vehículos de lanzamiento seguidos de montaje. Entonces la carga útil debería acoplarse a ella. La vida útil estimada limitada por la vida del reactor es de 10 años.
La característica principal de un TEM con un arma nuclear, que lo distingue fundamentalmente de otros cohetes y tecnología espacial, es el impulso específico más elevado. El uso de una planta de energía especial y un motor de cohete eléctrico le permite obtener los parámetros de tracción requeridos con un consumo mínimo de combustible nuclear. Por lo tanto, TEM en teoría es capaz de resolver problemas inaccesibles para los sistemas de misiles tradicionales que utilizan combustible químico.
Esto hace posible el uso más activo de motores de marcha y maniobras durante todo el vuelo. En particular, esto permite el uso de rutas de vuelo más favorables a otros cuerpos celestes. La vida útil de 10 le permite usar TEM repetidamente en diferentes misiones, reduciendo el costo de organizarlas. En general, la aparición de sistemas como TEM con centrales nucleares brindará nuevas oportunidades a la astronáutica en todas las áreas principales de actividad.
Los motores estándar TEM deben usar solo una parte de la electricidad de los sistemas de generación. En consecuencia, queda una gran fuente de energía adecuada para el uso del equipo objetivo.
Sin embargo, hay desventajas significativas. En primer lugar, es la necesidad de desarrollar una serie de nuevas tecnologías y la complejidad general del proyecto. Como resultado, la creación de un TEM requiere mucho tiempo y financiamiento adecuado. Por lo tanto, el proyecto Roskosmos ha estado en desarrollo durante aproximadamente 10 años, pero la aplicación práctica del TEM terminado aún está en un futuro lejano. El costo total del proyecto se estima en 17 mil millones de rublos.
Variante de apariencia TEM mostrada el otoño pasado
El uso de una planta de energía nuclear conlleva serias restricciones en diferentes etapas. Por ejemplo, las pruebas de un reactor de energía nuclear terminado o TEM en su conjunto solo son posibles en órbitas, lo que minimizará el daño de posibles situaciones de emergencia. Lo mismo se aplica a la operación del módulo de transporte y energía terminado.
Según las últimas noticias, el desarrollo del proyecto "Creación de un módulo de transporte y energía basado en una planta de energía nuclear de clase megavatio" se ha completado con éxito. Algunos prototipos necesarios para las pruebas ya están listos. En los próximos años, las empresas de Roskosmos y Rosatom deberán realizar una serie de trabajos importantes con estos y otros productos.
Se planea construir el prototipo de vuelo TEM en 2022-23. Después de esto, deberían comenzar varias pruebas, que tomarán varios años. Se espera un lanzamiento completo de la operación TEM en 2030.
A fines de junio, se supo acerca de la preparación del sitio para la operación del TEM. Dicho equipo se lanzará desde Vostochny Cosmodrome. No hace mucho tiempo, se anunció una competencia para el desarrollo y construcción de un conjunto de herramientas para la preparación de naves espaciales y el módulo de transporte y energía. La documentación de diseño para el complejo técnico debe desarrollarse en 2025-26. Se planea lanzar la construcción en 2027, y la puesta en marcha se realizará en 2030. El valor del contrato es 13,2 mil millones de rublos.
Por lo tanto, varios trabajos sobre el tema de la prometedora tecnología de cohetes espaciales con armas nucleares continuarán durante la próxima década. Algunas organizaciones tendrán que completar el desarrollo y probar el módulo de transporte y energía, mientras que otras prepararán la infraestructura para su operación. Según los resultados de todo este trabajo en 2030, la industria espacial rusa tendrá a su disposición una tecnología fundamentalmente nueva con amplias capacidades. Sin embargo, la complejidad de todas las etapas de un programa prometedor puede conducir a un cambio en el horario.
Una de las opciones de diseño para el módulo de transporte y energía.
Informe de trabajo
A fines de julio, Roscosmos aprobó el informe para 2018, indicando las principales actividades y éxitos de la organización. Entre otras cosas, el informe menciona el proyecto "Creación de un módulo de transporte y energía basado en un sistema de propulsión nuclear de clase megavatio", que se desarrolló como parte del programa estatal "Actividades espaciales rusas para los años 2013-2020".
Según el informe, este proyecto se completó el año pasado. Como parte de estos trabajos, se preparó documentación de diseño, se fabricaron y probaron productos individuales. Mientras hablamos de los componentes del futuro prototipo del prototipo terrestre del módulo de transporte y energía (TEM).
El trabajo para crear un TEM no se detiene allí. Todas las demás actividades se llevarán a cabo en el marco del programa espacial federal existente. Desafortunadamente, el informe Roskosmos no proporciona detalles técnicos del proyecto TEM en su forma actual, ni indica el momento del trabajo. Sin embargo, estos datos se conocen de otras fuentes.
Fondo
Según el informe de Roscosmos, el trabajo sobre el tema de TEM está en curso y pronto debería entrar en una nueva etapa. Esto significa que los planes para crear una tecnología espacial y de cohetes fundamentalmente nueva, aprobada hace casi 10 años, se implementarán en el futuro previsible.
La idea de un módulo de transporte y energía basado en una planta de energía nuclear (NED) en su forma actual fue propuesta en 2009. El desarrollo de este producto debía ser llevado a cabo por las empresas de Roscosmos y Rosatom. El papel principal en el proyecto lo desempeñan la Corporación Energética de Cohetes y Espacio y el Centro Keldysh FSUE.
En 2010, comenzó el proyecto, comenzó el primer trabajo de investigación y diseño. En ese momento, se argumentó que los principales componentes de la generación de energía nuclear y TEM estarían listos para fines de la década. En 2013 se preparó un diseño preliminar para el TEM. En 2014, comenzaron las pruebas de los componentes del diodo emisor de iones de la energía nuclear y el motor de iones ID-500. En el futuro, hubo informes repetidos de ciertos trabajos y éxitos. Se construyeron y probaron varios elementos de generación de energía nuclear y TEM, y se realizó una búsqueda de áreas de aplicación de nueva tecnología.
A medida que se desarrolló el proyecto TEM, las fuentes abiertas publicaron regularmente imágenes que muestran la apariencia aproximada de este producto. La última vez que tales materiales aparecieron en noviembre del año pasado. Es curioso que esta versión de la apariencia fuera notablemente diferente de las anteriores, aunque tenía algunas similitudes en las características principales.
rasgos técnicos
El módulo de transporte y energía se considera una herramienta multipropósito para trabajar en el espacio, tanto en las órbitas de la Tierra como en otras trayectorias. Con su ayuda, en el futuro se planea mostrar la carga útil en órbitas o enviarla a otros cuerpos celestes. TEM también se puede utilizar para dar servicio a naves espaciales o en la lucha contra los desechos espaciales.
TEM recibirá granjas de carga deslizantes, por lo que se proporcionarán las dimensiones necesarias. En las granjas, se propone montar una unidad de potencia con una instalación de reactor, un complejo de instrumentos agregados, instalaciones de acoplamiento, paneles solares, etc. En la cola del módulo estarán marchando y desviando motores de cohetes eléctricos. La carga útil se transportará mediante dispositivos de acoplamiento.
El componente principal del TEM es el sistema de generación de energía nuclear de clase megavatio desarrollado con 2009. El reactor de la instalación debe ser particularmente resistente a las cargas de temperatura, lo que está asociado con sus condiciones especiales de operación. Se eligió una mezcla de helio-xenón como portador de calor. La potencia térmica de la instalación alcanzará 3,8 MW, eléctrica - 1 MW. Para drenar el exceso de calor, se propone usar un refrigerador-emisor por goteo.
La electricidad de una instalación nuclear se debe suministrar a un motor de cohete eléctrico. En la etapa de prueba hay un prometedor motor de iones ID-500. Con una eficiencia de hasta 75%, debería mostrar la potencia de 35 kW y empujar hasta 750 mN. En pruebas en 2017, el producto ID-500 trabajó en el banco 300 h a 35 kW.
Según los datos de años anteriores, el TEM en la posición de trabajo tendrá una longitud de más de 50-52 m con un diámetro (para trusses y elementos abiertos) de más de 20 m. Masa: no menos de 20 toneladas. La salida de dicho módulo en órbita terrestre baja se llevará a cabo utilizando uno o varios vehículos de lanzamiento seguidos de montaje. Entonces la carga útil debería acoplarse a ella. La vida útil estimada limitada por la vida del reactor es de 10 años.
Gran promesa
La característica principal de un TEM con un arma nuclear, que lo distingue fundamentalmente de otros cohetes y tecnología espacial, es el impulso específico más elevado. El uso de una planta de energía especial y un motor de cohete eléctrico le permite obtener los parámetros de tracción requeridos con un consumo mínimo de combustible nuclear. Por lo tanto, TEM en teoría es capaz de resolver problemas inaccesibles para los sistemas de misiles tradicionales que utilizan combustible químico.
Esto hace posible el uso más activo de motores de marcha y maniobras durante todo el vuelo. En particular, esto permite el uso de rutas de vuelo más favorables a otros cuerpos celestes. La vida útil de 10 le permite usar TEM repetidamente en diferentes misiones, reduciendo el costo de organizarlas. En general, la aparición de sistemas como TEM con centrales nucleares brindará nuevas oportunidades a la astronáutica en todas las áreas principales de actividad.
Los motores estándar TEM deben usar solo una parte de la electricidad de los sistemas de generación. En consecuencia, queda una gran fuente de energía adecuada para el uso del equipo objetivo.
Sin embargo, hay desventajas significativas. En primer lugar, es la necesidad de desarrollar una serie de nuevas tecnologías y la complejidad general del proyecto. Como resultado, la creación de un TEM requiere mucho tiempo y financiamiento adecuado. Por lo tanto, el proyecto Roskosmos ha estado en desarrollo durante aproximadamente 10 años, pero la aplicación práctica del TEM terminado aún está en un futuro lejano. El costo total del proyecto se estima en 17 mil millones de rublos.
Variante de apariencia TEM mostrada el otoño pasado
El uso de una planta de energía nuclear conlleva serias restricciones en diferentes etapas. Por ejemplo, las pruebas de un reactor de energía nuclear terminado o TEM en su conjunto solo son posibles en órbitas, lo que minimizará el daño de posibles situaciones de emergencia. Lo mismo se aplica a la operación del módulo de transporte y energía terminado.
El futuro visionario
Según las últimas noticias, el desarrollo del proyecto "Creación de un módulo de transporte y energía basado en una planta de energía nuclear de clase megavatio" se ha completado con éxito. Algunos prototipos necesarios para las pruebas ya están listos. En los próximos años, las empresas de Roskosmos y Rosatom deberán realizar una serie de trabajos importantes con estos y otros productos.
Se planea construir el prototipo de vuelo TEM en 2022-23. Después de esto, deberían comenzar varias pruebas, que tomarán varios años. Se espera un lanzamiento completo de la operación TEM en 2030.
A fines de junio, se supo acerca de la preparación del sitio para la operación del TEM. Dicho equipo se lanzará desde Vostochny Cosmodrome. No hace mucho tiempo, se anunció una competencia para el desarrollo y construcción de un conjunto de herramientas para la preparación de naves espaciales y el módulo de transporte y energía. La documentación de diseño para el complejo técnico debe desarrollarse en 2025-26. Se planea lanzar la construcción en 2027, y la puesta en marcha se realizará en 2030. El valor del contrato es 13,2 mil millones de rublos.
Por lo tanto, varios trabajos sobre el tema de la prometedora tecnología de cohetes espaciales con armas nucleares continuarán durante la próxima década. Algunas organizaciones tendrán que completar el desarrollo y probar el módulo de transporte y energía, mientras que otras prepararán la infraestructura para su operación. Según los resultados de todo este trabajo en 2030, la industria espacial rusa tendrá a su disposición una tecnología fundamentalmente nueva con amplias capacidades. Sin embargo, la complejidad de todas las etapas de un programa prometedor puede conducir a un cambio en el horario.
- Ryabov Kirill
- RSC Energia, estudio de televisión Roscosmos
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