Yksi viime vuosien rohkeimmista avaruusteknologian hankkeista on kehittymässä, ja hyviä uutisia varten on syitä. Äskettäin tuli tietoiseksi projektin "Megawattiluokan ydinvoimalaitokseen perustuvan kuljetus- ja energiamoduulin luominen" valmistumisen työstä. Nyt tutkijoiden on suoritettava useita myöhempiä töitä, ja lopputuloksena on täysimittaisen käyttökelpoisen moduulin syntyminen.
Työraportti
Heinäkuun lopussa Roskosmos hyväksyi vuoden 2018 raportin, jossa esitetään tärkeimmät toiminta -alueet ja organisaation menestys. Raportissa mainitaan muun muassa hanke”Liikenne- ja energiamoduulin luominen megawattiluokan ydinvoimalaitokseen”, joka on kehitetty valtionohjelman”Venäjän avaruustoiminta vuosina 2013–2020” puitteissa.
Raportin mukaan hanke valmistui viime vuonna. Osana tätä työtä laadittiin suunnitteluasiakirjat, valmistettiin ja testattiin yksittäisiä tuotteita. Kun puhumme kuljetus- ja energiamoduulin (TEM) maan prototyypin tulevan ulkoasun osista.
Työ TEM: n luomiseksi ei lopu tähän. Kaikki muut toimet toteutetaan nykyisen liittovaltion avaruusohjelman puitteissa. Valitettavasti Roscosmos -raportti ei tarjoa teknisiä yksityiskohtia TEM -hankkeesta sen nykyisessä muodossa eikä myöskään osoita työn ajoitusta. Nämä tiedot ovat kuitenkin tiedossa muista lähteistä.
Ongelman historia
Roscosmos -raportin mukaan TEM -työ jatkuu, ja sen pitäisi pian siirtyä uuteen vaiheeseen. Tämä tarkoittaa sitä, että lähes 10 vuotta sitten hyväksytyt suunnitelmat täysin uuden raketti- ja avaruusteknologian luomiseksi toteutuvat lähitulevaisuudessa.
Idea nykyisessä muodossaan ydinvoimalaitokseen (NPP) perustuvasta kuljetus- ja energiamoduulista ehdotettiin vuonna 2009. Tämän tuotteen kehittämisen oli tarkoitus suorittaa Roscosmosin ja Rosatomin yritykset. Projektin johtavassa asemassa ovat Rocket and Space Corporation Energia ja Federal State Unitary Enterprise Keldysh Center.
Vuonna 2010 projekti alkoi, ensimmäinen tutkimus- ja suunnittelutyö alkoi. Tuolloin väitettiin, että ydinvoimalaitoksen ja TEM: n pääkomponentit olisivat valmiita vuosikymmenen loppuun mennessä. TEM: n alustava suunnittelu valmisteltiin vuonna 2013. Vuonna 2014 aloitettiin ydinvoimalaitoksen komponenttien ja ID-500-ionimoottorin testaus. Tulevaisuudessa raportoitiin lukuisia töitä ja menestyksiä. Erilaisia ydinvoimalaitoksen ja TEM: n elementtejä rakennettiin ja testattiin, ja etsittiin uuden teknologian käyttöalueita.
TEM -projektia kehitettäessä tämän tuotteen likimääräisen ulkonäön kuvaavat kuvat julkaistiin säännöllisesti avoimissa lähteissä. Viimeksi tällaisia materiaaleja ilmestyi viime vuoden marraskuussa. On uteliasta, että tämä versio ulkonäöstä oli selvästi erilainen kuin edelliset, vaikka sillä oli jonkin verran samankaltaisuutta perusominaisuuksissa.
Tekniset ominaisuudet
Kuljetus- ja energiamoduulia pidetään monikäyttöisenä ajoneuvona avaruudessa työskentelyyn sekä maan kiertoradalla että muilla lentoreiteillä. Sen avulla tulevaisuudessa on tarkoitus käynnistää hyötykuorma kiertoradalle tai lähettää muille taivaankappaleille. TEM: ää voidaan käyttää myös avaruusalusten huoltoon tai avaruusromun torjuntaan.
TEM saa liukuvat kantavat ristikot, minkä vuoksi tarvittavat mitat saadaan. Tiloille ehdotetaan voimayksikön asentamista reaktoriasennuksella, instrumentointi- ja kokoonpanokompleksilla, telakointitiloilla, aurinkopaneeleilla jne. Moduulin takaosaan sijoitetaan risteily- ja vaihtosähköiset rakettimoottorit. Hyötykuorma kuljetetaan telakointilaitteilla.
TEM: n pääkomponentti on megawattiluokan ydinvoimala, jota on kehitetty vuodesta 2009. Laitoksen reaktori tulisi erottaa erityisestä lämpökuormitusten kestävyydestä, joka liittyy sen erityisiin toimintatiloihin. Jäähdytysaineeksi valittiin helium-ksenon-seos. Laitoksen lämpöteho saavuttaa 3,8 MW ja sähköteho - 1 MW. Ylimääräisen lämmön poistamiseksi ehdotetaan tiputusjäähdyttimen käyttöä.
Ydinlaitoksen sähkö on toimitettava sähkörakettimoottoriin. Lupaava ionimoottori ID-500 on testausvaiheessa. Jopa 75%: n hyötysuhteella sen pitäisi näyttää tehoa 35 kW ja työntövoimaa jopa 750 mN. Vuoden 2017 testien aikana ID-500-tuote toimi osastolla 300 tuntia 35 kW: n teholla.
Aiempien vuosien tietojen mukaan työasennossa olevan TEM: n pituus on yli 50-52 m ja halkaisija (avoimille ristikoille ja niiden osille) yli 20 m. Massa on vähintään 20 tonnia. Tai useita kantoraketteja ja niiden kokoaminen. Sen jälkeen hyötykuorman on kiinnitettävä siihen. Suunniteltu käyttöikä, jota rajoittaa reaktorin käyttöikä, on 10 vuotta.
Mahtavat näkymät
Ydinvoimalaitoksella varustetun TEM: n pääpiirre, joka erottaa sen perusteellisesti muista raketti- ja avaruusteknologioista, on suurin ominaisimpulssi. Erikoisvoimalaitoksen ja sähkörakettimoottorin käyttö mahdollistaa vaadittujen työntövoimaparametrien saamisen mahdollisimman pienellä ydinpolttoaineen kulutuksella. Siten TEM kykenee teoriassa ratkaisemaan ongelmia, jotka eivät ole käytettävissä kemiallisella polttoaineella toimiville perinteisille rakettijärjestelmille.
Tämän ansiosta on mahdollista käyttää aktiivisemmin ylläpito- ja vaihtomoottoreita koko lennon ajan. Tämä mahdollistaa erityisesti edullisempien lentoreittien käyttämisen muihin taivaankappaleisiin. Kymmenen vuoden käyttöikä mahdollistaa TEM: n käytön useita kertoja eri tehtävissä, mikä vähentää niiden järjestämisestä aiheutuvia kustannuksia. Yleensä TEM: n kaltaisten järjestelmien syntyminen ydinvoimalaitoksella antaa kosmonautialle uusia mahdollisuuksia kaikilla tärkeimmillä toiminta -aloilla.
Normaalit TEM -moottorit saavat käyttää vain osan tuotannosta saatavasta sähköstä. Näin ollen jäljellä on suuri tehomarginaali, joka soveltuu kohdelaitteiden käyttöön.
On kuitenkin myös merkittäviä haittoja. Ensinnäkin se on tarve kehittää koko joukko uusia tekniikoita ja hankkeen yleinen monimutkaisuus. Tämän seurauksena TEM: n luominen vaatii paljon aikaa ja asianmukaista rahoitusta. Roscosmos -projektia on siis kehitetty noin 10 vuotta, mutta lopullisen TEM: n käytännön soveltaminen on vielä kaukana tulevaisuudessa. Hankkeen kokonaiskustannusten arvioidaan olevan 17 miljardia ruplaa.
Ydinvoimalaitoksen käyttö aiheuttaa vakavia rajoituksia eri vaiheissa. Esimerkiksi valmiiden ydinvoimalaitosten tai koko TEM: n testaaminen on mahdollista vain kiertoradalla, mikä minimoi mahdollisista hätätilanteista aiheutuvat vahingot. Sama koskee valmiiden kuljetus- ja energiamoduulien käyttöä.
Lähitulevaisuudessa
Viimeisimpien uutisten mukaan hankkeen "Liikenne- ja energiamoduulin luominen megawattiluokan ydinvoimalaitokseen" kehittäminen on saatu päätökseen. Jotkut testaukseen tarvittavat mallit ovat jo valmiita. Tulevina vuosina Roskosmos- ja Rosatom -yritysten on suoritettava useita tärkeitä töitä näiden ja muiden tuotteiden kanssa.
TEM-lennon prototyyppi on tarkoitus rakentaa vuosina 2022-23. Sen jälkeen tulisi aloittaa erilaisia testejä, jotka kestävät useita vuosia. TEM -operaation on määrä käynnistyä kokonaisuudessaan vuonna 2030.
Kesäkuun lopussa tuli tietoon alueen valmistelusta TEM: n käyttöön. Tällaiset laitteet käynnistetään Vostochny -kosmodromilta. Hiljattain julkaistiin kilpailu avaruusalusten ja kuljetus- ja energiamoduulin valmistelutilojen kehittämisestä ja rakentamisesta. Teknisen kompleksin suunnitteluasiakirjat olisi kehitettävä vuosina 2025-26. Rakentaminen on tarkoitus aloittaa vuonna 2027 ja käyttöönotto suoritetaan vuonna 2030. Sopimuksen hinta on 13,2 miljardia ruplaa.
Siten erilaiset työt kehittyneestä raketti- ja avaruusteknologiasta ydinvoimaloiden kanssa jatkuvat koko seuraavan vuosikymmenen ajan. Joidenkin organisaatioiden on saatettava kehitystyö päätökseen ja testattava kuljetus- ja energiamoduuli, kun taas toisten on valmisteltava infrastruktuuri sen toimintaa varten. Kaikkien näiden töiden tulosten perusteella Venäjän avaruusalalla on vuonna 2030 käytössään perusteellisesti uusi tekniikka, jolla on laajat mahdollisuudet. Lupaavan ohjelman kaikkien vaiheiden monimutkaisuus voi kuitenkin muuttaa aikataulua.
