Remolcador nuclear espacial. TEM en MAX-2019
En nuestro país, continúa el desarrollo del módulo de transporte y energía del TEM con el sistema de propulsión nuclear de clase megavatio (YEDU). La aparición de dicho modelo adecuado para la operación tendrá un grave impacto en el desarrollo posterior de la exploración espacial nacional y mundial. Mientras tanto, TEM se encuentra en la etapa de diseño, y recientemente el público nuevamente mostró el diseño de dicho producto en su forma actual.
En años recientes, varios materiales sobre TEM y NEDU para él han sido publicados repetidamente. Entre otras cosas, los desarrolladores mostraron dibujos con la posible aparición de dicha muestra. A fines de agosto, se realizó la primera demostración del nuevo prototipo TEM, que refleja las opiniones actuales sobre este proyecto, como parte del salón MAKS-2019. El modelo estuvo presente en el pabellón Roscosmos en el stand del Arsenal Design Bureau.
La versión actual de la apariencia de TEM es notablemente diferente de las versiones demostradas anteriormente, pero conserva algunas de sus características. En particular, se han conservado las disposiciones generales del diseño del ensamblaje y los enfoques de diseño. Hay una serie de diferencias características.
El elemento más grande del módulo de placa de pruebas es una armadura telescópica de sección redonda de cuatro secciones, que es la base para el ensamblaje de las unidades. Su parte principal está equipada con una cercha cónica y un compartimento cerrado. A los lados de la granja se fijan seis paneles del sistema de enfriamiento. El compartimento de cola del TEM está hecho en forma de una carcasa rectangular cerrada. La granja principal está fija en el frente, los paneles solares están a los lados. Un nuevo tipo de motor de cohete y otras unidades se colocan en el cuerpo.
Anteriormente en las publicaciones sobre el tema de TEM y YaEDU, aparecieron imágenes con una técnica de apariencia diferente. Según una de las versiones posteriores del proyecto, el módulo de transporte y energía debe basarse en una armadura deslizante longitudinal de sección cuadrada y un alargamiento grande, lo que facilita el lanzamiento del producto en órbita. En su parte superior, se coloca un compartimento con un reactor; en la parte trasera, un motor de cohete eléctrico y otros sistemas ubicados en los soportes descritos. A lo largo de la granja de apoyo se planeó colocar equipos de enfriamiento.
El diseño de Arsenal Design Bureau tiene una serie de características y difiere de las imágenes más antiguas. En primer lugar, se distingue por el diseño de la granja principal y el diseño de las unidades. La nueva versión TEM se caracteriza por una granja de transportistas más masiva de un diseño diferente. También perdió los haces de cola en forma de X, revelados en vuelo y llevando parte de los instrumentos.
El diseño del diseño permite un cambio de diseño. Quizás ahora una gran carcasa trasera acomode no solo un motor de cohete eléctrico, sino también un reactor nuclear con sistemas asociados. En este caso, la carcasa de la cabeza más pequeña se puede utilizar para acomodar sistemas de control u otros equipos.
Diferentes diseños mostraban previamente diferentes configuraciones de sistemas de enfriamiento. Lo mismo se aplica al nuevo diseño. Esta vez, se propone utilizar seis paneles emisores instalados a lo largo del truss en forma de tres "planos" paralelos para irradiar el exceso de calor al espacio. Se propusieron previamente otras configuraciones más frías, incluyendo agregados de un área más grande, ocupando casi toda la longitud de la armadura de soporte.
En noviembre del año pasado, el estudio de televisión Roskosmos publicó un video que muestra el posible aspecto del futuro TEM con centrales nucleares. Esta versión del módulo era muy diferente de las mostradas anteriormente. Mientras se mantenía una arquitectura lineal basada en una armadura deslizante, dicho TEM tenía que tener unidades de cola hechas en forma de cilindro abierto. De esta forma, era necesario realizar una planta de energía, enfriamiento, etc.
Una versión anterior del diseño TEM. Figura RSC Energia / kosmolenta.com
Es fácil ver que el diseño TEM actual difiere de la versión del "último año" de la apariencia. Además, en su apariencia y diseño, está mucho más cerca de las versiones anteriores del proyecto.
El proyecto TEM es de la más alta complejidad técnica y para su implementación exitosa es necesario resolver muchos problemas especiales. Para crear dicho módulo, se necesitan nuevos diseños de unidades y conjuntos, nuevas tecnologías y materiales con características especiales. La necesidad de resolver todos estos problemas ha llevado al desarrollo de plantas de energía nuclear y TEM llevados a cabo por varias empresas de Roskosmos y Rosatom.
En diferentes momentos de los materiales publicados hubo diferentes versiones de TEM, y la razón de esto puede considerarse precisamente la complejidad general del proyecto. El éxito en la búsqueda de soluciones a diversos problemas condujo a los cambios correspondientes en la apariencia general del módulo. En consecuencia, el último modelo TEM de Arsenal Design Bureau muestra las vistas actuales del proyecto.
Según datos bien conocidos, se eligió un reactor de neutrones rápido refrigerado por gas como base para la generación de energía nuclear. La mezcla de helio-xenón se usará en el circuito primario del sistema de enfriamiento. El combustible con un alto grado de enriquecimiento se colocará en la zona activa. La temperatura central alcanzará 1500 ° K. Está previsto proporcionar el mayor recurso de diseño, lo que permite operar TEM durante los años 10-12.
Las plantas de energía nuclear de este tipo y con tales características aún no se han creado y operado. Para la construcción de tal diseño, se requieren materiales con alta resistencia a las cargas térmicas y mecánicas. También es necesario elaborar el diseño en sí, de modo que a la potencia requerida tenga dimensiones y peso aceptables.
Existen dificultades en el campo de los sistemas de enfriamiento. Un NEDF de clase megavatio debería disipar volúmenes comparables de energía térmica en el espacio. Los radiadores modernos para la tecnología espacial aún no pueden presumir de tales características. Por lo tanto, el sistema de enfriamiento ISS arroja al espacio aprox. 70 kW de energía térmica es muchas veces menor que la requerida para plantas de energía nuclear y TEM.
Se están desarrollando varias versiones de enfriadores para TEM, lo que se refleja en las figuras y durante el ensamblaje de los modelos. Aparentemente, el conjunto de radiadores planos en el diseño de Arsenal se considera actualmente el diseño más rentable con características óptimas. Sin embargo, es muy posible que este sistema no sea la opción final.
A pesar de todas las dificultades, se ha logrado un éxito significativo en el marco del proyecto TEM. Entonces, hace varios años, comenzaron las pruebas en el motor de cohete eléctrico ID-500, creado específicamente para la futura planta de energía nuclear. En 2017, dicho producto funcionaba en el soporte de reloj 300, mostrando la potencia de 35 kW.
Muestra TEM de 2018. Fotograma del estudio de video "Roscosmos"
El montaje y las pruebas de los componentes individuales del sistema de energía nuclear y TEM se llevan a cabo regularmente. Por ejemplo, el año pasado probamos un prototipo de un sistema de enfriamiento por goteo. Se están desarrollando otros componentes del reactor, sistemas auxiliares y el módulo de transporte y energía en su conjunto.
El propósito de los proyectos actuales de energía nuclear e ingeniería de energía nuclear y TEM es crear un complejo prometedor que pueda proporcionar una solución a nuevos problemas en el espacio ultraterrestre. El módulo de transporte y energía con un reactor y un motor de cohete eléctrico tendrá importantes ventajas sobre los sistemas de misiles de diseños tradicionales y organizará con éxito nuevas misiones.
El campo principal de aplicación de TEM se considera vuelos a otros cuerpos celestes. NEDU muestra la mayor eficiencia de combustible y tiene un impulso específico único, que simplifica los vuelos a la Luna o Marte. También existe la oportunidad de aumentar la carga útil en comparación con los sistemas espaciales actuales. Una característica importante de TEM es la posibilidad de suministro de energía de la carga debido a los medios estándar del módulo.
Sin embargo, obtener tales resultados solo es posible en un futuro lejano. Según los planes actuales, las pruebas de vuelo de TEM en paquete completo comenzarán no antes de finales de los años veinte. Iniciar la operación y llevar el módulo al trabajo real solo es posible a principios de los años treinta.
El trabajo en el TEM continuará durante varios años, y durante este tiempo el proyecto puede sufrir cambios notables. En este sentido, podemos suponer que el diseño del módulo para MAX-2019 pronto dejará de reflejar la apariencia real del producto que se está creando. Sin embargo, un cambio en las opiniones sobre la estructura y sus elementos dará lugar a la aparición de nuevos materiales de demostración, ya en las próximas exposiciones.
Exhibición MAX-2019
En años recientes, varios materiales sobre TEM y NEDU para él han sido publicados repetidamente. Entre otras cosas, los desarrolladores mostraron dibujos con la posible aparición de dicha muestra. A fines de agosto, se realizó la primera demostración del nuevo prototipo TEM, que refleja las opiniones actuales sobre este proyecto, como parte del salón MAKS-2019. El modelo estuvo presente en el pabellón Roscosmos en el stand del Arsenal Design Bureau.
La versión actual de la apariencia de TEM es notablemente diferente de las versiones demostradas anteriormente, pero conserva algunas de sus características. En particular, se han conservado las disposiciones generales del diseño del ensamblaje y los enfoques de diseño. Hay una serie de diferencias características.
El elemento más grande del módulo de placa de pruebas es una armadura telescópica de sección redonda de cuatro secciones, que es la base para el ensamblaje de las unidades. Su parte principal está equipada con una cercha cónica y un compartimento cerrado. A los lados de la granja se fijan seis paneles del sistema de enfriamiento. El compartimento de cola del TEM está hecho en forma de una carcasa rectangular cerrada. La granja principal está fija en el frente, los paneles solares están a los lados. Un nuevo tipo de motor de cohete y otras unidades se colocan en el cuerpo.
Nuevo y viejo
Anteriormente en las publicaciones sobre el tema de TEM y YaEDU, aparecieron imágenes con una técnica de apariencia diferente. Según una de las versiones posteriores del proyecto, el módulo de transporte y energía debe basarse en una armadura deslizante longitudinal de sección cuadrada y un alargamiento grande, lo que facilita el lanzamiento del producto en órbita. En su parte superior, se coloca un compartimento con un reactor; en la parte trasera, un motor de cohete eléctrico y otros sistemas ubicados en los soportes descritos. A lo largo de la granja de apoyo se planeó colocar equipos de enfriamiento.
El diseño de Arsenal Design Bureau tiene una serie de características y difiere de las imágenes más antiguas. En primer lugar, se distingue por el diseño de la granja principal y el diseño de las unidades. La nueva versión TEM se caracteriza por una granja de transportistas más masiva de un diseño diferente. También perdió los haces de cola en forma de X, revelados en vuelo y llevando parte de los instrumentos.
El diseño del diseño permite un cambio de diseño. Quizás ahora una gran carcasa trasera acomode no solo un motor de cohete eléctrico, sino también un reactor nuclear con sistemas asociados. En este caso, la carcasa de la cabeza más pequeña se puede utilizar para acomodar sistemas de control u otros equipos.
Diferentes diseños mostraban previamente diferentes configuraciones de sistemas de enfriamiento. Lo mismo se aplica al nuevo diseño. Esta vez, se propone utilizar seis paneles emisores instalados a lo largo del truss en forma de tres "planos" paralelos para irradiar el exceso de calor al espacio. Se propusieron previamente otras configuraciones más frías, incluyendo agregados de un área más grande, ocupando casi toda la longitud de la armadura de soporte.
En noviembre del año pasado, el estudio de televisión Roskosmos publicó un video que muestra el posible aspecto del futuro TEM con centrales nucleares. Esta versión del módulo era muy diferente de las mostradas anteriormente. Mientras se mantenía una arquitectura lineal basada en una armadura deslizante, dicho TEM tenía que tener unidades de cola hechas en forma de cilindro abierto. De esta forma, era necesario realizar una planta de energía, enfriamiento, etc.
Una versión anterior del diseño TEM. Figura RSC Energia / kosmolenta.com
Es fácil ver que el diseño TEM actual difiere de la versión del "último año" de la apariencia. Además, en su apariencia y diseño, está mucho más cerca de las versiones anteriores del proyecto.
Tareas técnicas
El proyecto TEM es de la más alta complejidad técnica y para su implementación exitosa es necesario resolver muchos problemas especiales. Para crear dicho módulo, se necesitan nuevos diseños de unidades y conjuntos, nuevas tecnologías y materiales con características especiales. La necesidad de resolver todos estos problemas ha llevado al desarrollo de plantas de energía nuclear y TEM llevados a cabo por varias empresas de Roskosmos y Rosatom.
En diferentes momentos de los materiales publicados hubo diferentes versiones de TEM, y la razón de esto puede considerarse precisamente la complejidad general del proyecto. El éxito en la búsqueda de soluciones a diversos problemas condujo a los cambios correspondientes en la apariencia general del módulo. En consecuencia, el último modelo TEM de Arsenal Design Bureau muestra las vistas actuales del proyecto.
Según datos bien conocidos, se eligió un reactor de neutrones rápido refrigerado por gas como base para la generación de energía nuclear. La mezcla de helio-xenón se usará en el circuito primario del sistema de enfriamiento. El combustible con un alto grado de enriquecimiento se colocará en la zona activa. La temperatura central alcanzará 1500 ° K. Está previsto proporcionar el mayor recurso de diseño, lo que permite operar TEM durante los años 10-12.
Las plantas de energía nuclear de este tipo y con tales características aún no se han creado y operado. Para la construcción de tal diseño, se requieren materiales con alta resistencia a las cargas térmicas y mecánicas. También es necesario elaborar el diseño en sí, de modo que a la potencia requerida tenga dimensiones y peso aceptables.
Existen dificultades en el campo de los sistemas de enfriamiento. Un NEDF de clase megavatio debería disipar volúmenes comparables de energía térmica en el espacio. Los radiadores modernos para la tecnología espacial aún no pueden presumir de tales características. Por lo tanto, el sistema de enfriamiento ISS arroja al espacio aprox. 70 kW de energía térmica es muchas veces menor que la requerida para plantas de energía nuclear y TEM.
Se están desarrollando varias versiones de enfriadores para TEM, lo que se refleja en las figuras y durante el ensamblaje de los modelos. Aparentemente, el conjunto de radiadores planos en el diseño de Arsenal se considera actualmente el diseño más rentable con características óptimas. Sin embargo, es muy posible que este sistema no sea la opción final.
A pesar de todas las dificultades, se ha logrado un éxito significativo en el marco del proyecto TEM. Entonces, hace varios años, comenzaron las pruebas en el motor de cohete eléctrico ID-500, creado específicamente para la futura planta de energía nuclear. En 2017, dicho producto funcionaba en el soporte de reloj 300, mostrando la potencia de 35 kW.
Muestra TEM de 2018. Fotograma del estudio de video "Roscosmos"
El montaje y las pruebas de los componentes individuales del sistema de energía nuclear y TEM se llevan a cabo regularmente. Por ejemplo, el año pasado probamos un prototipo de un sistema de enfriamiento por goteo. Se están desarrollando otros componentes del reactor, sistemas auxiliares y el módulo de transporte y energía en su conjunto.
Transporte del futuro lejano
El propósito de los proyectos actuales de energía nuclear e ingeniería de energía nuclear y TEM es crear un complejo prometedor que pueda proporcionar una solución a nuevos problemas en el espacio ultraterrestre. El módulo de transporte y energía con un reactor y un motor de cohete eléctrico tendrá importantes ventajas sobre los sistemas de misiles de diseños tradicionales y organizará con éxito nuevas misiones.
El campo principal de aplicación de TEM se considera vuelos a otros cuerpos celestes. NEDU muestra la mayor eficiencia de combustible y tiene un impulso específico único, que simplifica los vuelos a la Luna o Marte. También existe la oportunidad de aumentar la carga útil en comparación con los sistemas espaciales actuales. Una característica importante de TEM es la posibilidad de suministro de energía de la carga debido a los medios estándar del módulo.
Sin embargo, obtener tales resultados solo es posible en un futuro lejano. Según los planes actuales, las pruebas de vuelo de TEM en paquete completo comenzarán no antes de finales de los años veinte. Iniciar la operación y llevar el módulo al trabajo real solo es posible a principios de los años treinta.
El trabajo en el TEM continuará durante varios años, y durante este tiempo el proyecto puede sufrir cambios notables. En este sentido, podemos suponer que el diseño del módulo para MAX-2019 pronto dejará de reflejar la apariencia real del producto que se está creando. Sin embargo, un cambio en las opiniones sobre la estructura y sus elementos dará lugar a la aparición de nuevos materiales de demostración, ya en las próximas exposiciones.
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