المحركات النووية للسفن

وكانت روسيا ولا تزال الرائدة في مجال الطاقة النووية الفضاء. الخبرة في تصميم وبناء والتكليف وتشغيل المركبات الفضائية المزودة بمصادر الطاقة النووية هي منظمات مثل RSC "الطاقة" و "روسكوزموس". محرك النووي يسمح لتشغيل الطائرات لسنوات عديدة، مما يجعلها ملائمة أكثر عملية مرارا وتكرارا.

السجل التاريخي

استخدام الطاقة النووية في الفضاء لم يعد الخيال في 70 المنشأ من القرن الماضي. أطلقت المحركات النووية الأولى في 1970-1988 الى الفضاء واستخدامها بنجاح في السيارة (SV) الرصد الفضائي من "الولايات المتحدة-A". يتم تطبيقها على النظام الحرارية من محطة للطاقة النووية (الحزب الوطني الجديد) "باك" الطاقة الكهربائية من 3 كيلو واط.

في 1987-1988 جهازين "البلازما-A" مع حراري NPP "توباز" لقد كان 5 كيلو واط الفضاء رحلة الاختبار، تم خلالها نفذت قوة الدفع الكهربائي (ERE) من مصدر للطاقة النووية أولا.

مجمع من الأرضية اختبار للطاقة النووية الثرميوني المحطات النووية "ينيسي" قوة من 5 كيلوواط. وبناء على هذه التقنيات المتقدمة مشاريع الثرميوني قدرة الطاقة النووية من 25-100 كيلو واط.

MB "هرقل"

RSC "الطاقة" في ال 70 التي الأبحاث العلمية والعملية، وكان الهدف منها إنشاء محرك قوي الفضاء النووي بين الحجاجين الساحبة (MB) "هرقل". أدى العمل على تأسيس لسنوات عديدة من الدفع الكهربائي النووي (YAERDU) مع قدرة الطاقة النووية الثرميوني قليلة - مئات كيلووات وقدرة الدفع الكهربائي وحدة من عشرات إلى مئات كيلووات.

معايير التصميم MB "هرقل":

• الطاقة الكهربائية مفيدة للطاقة النووية - 550 كيلو واط.
• الدفع الكهربائي دفعة محددة - 30 كم / ثانية؛
• الدفع الدفع الكهربائي - 26 H.
• الموارد NPP والدفع الكهربائي - 16،000 ساعة؛
• تعمل هيئة الدفع الكهربائي - زينون.
• الوزن (الجاف) الجرار - 14،5-15،7 طن، بما في ذلك NEI - 6.9 طن.

معاصر

في القرن الحادي والعشرين فقد حان الوقت لإنشاء محرك نووي جديد للفضاء. في أكتوبر 2009، في اجتماع لمشروع "إنشاء النقل وحدة الطاقة مع تثبيت الدرجة ميجاوات من الطاقة النووية" الجديد للجنة الروسية قد وافقت رسميا من قبل المجلس الرئاسي للتحديث والتطوير التكنولوجي للاقتصاد الروسي. وأبرز شركات التطوير العقاري:

• مفاعل محطة - JSC "NIKIET".
• محطة للطاقة النووية مع توربينات الغاز دارة تحويل الطاقة، استنادا إلى محركات الدفع الكهربائية والأيونية YAERDU electrorocket في العام - SSC "مركز الأبحاث. M. V. Keldysha "، والتي هي أيضا مسؤولة عن تنظيم برنامج تطوير النقل وحدة الطاقة (TEM) ككل.
• RSC "الطاقة" كمصمم TEM العام يجب وضع آلة أوتوماتيكية مع هذه الوحدة.

خصائص التثبيت الجديد

محرك نووي جديد لروسيا الفضاء وتخطط لبدء التشغيل التجاري في السنوات القليلة المقبلة. الخصائص المتوقعة للتوربينات الغاز YAERDU يلي. المفاعل تستخدم مفاعل التوليد السريع تبريد الغاز، ودرجة حرارة سائل العمل (خليط من و/ اكس) قبل التوربينات - 1500 K، وكفاءة تحويل الطاقة الحرارية إلى طاقة كهربائية - 35٪، المبرد من نوع برودة - بالتنقيط. وحدة الوزن (مفاعل والحماية من الإشعاع، ونظام التحويل، ولكن من دون باعث التبريد) - 6800 كجم.

مساحة المحركات النووية (الطاقة النووية، والطاقة النووية، جنبا إلى جنب مع EPS) خطة لاستخدام:

• كجزء من المركبات الفضائية في المستقبل.
• كمصادر الطاقة الكهربائية لأنظمة كثيفة الاستهلاك للطاقة والمركبات الفضائية.
• لحل مشاكل الأولين في وحدة النقل والطاقة لضمان وصول سفن الفضاء electrorocket الثقيلة والمركبات على مدار العمل وزيادة طويلة الأجل إمدادات الطاقة للمعدات.

مبدأ عمل محرك نووي

إما على أساس تركيب نواة أو على استخدام الانشطار الطاقة من الوقود النووي لتشكيل قوة الدفع النفاثة. التمييز بين أنواع التثبيت نبض المتفجرة والسوائل. تنبعث مصنع الانفجار في الفضاء قنابل نووية مصغرة أن تفجير على بعد أمتار قليلة، دفعت انفجار السفينة إلى الأمام. في الممارسة العملية، لا تستخدم فيها هذه الأجهزة.

محركات الدفع السائل، من ناحية أخرى، منذ فترة طويلة تطويرها واختبارها. العودة في 60s، وقد صممت الخبراء السوفييت نموذج عملي RD-0410. وقد وضعت هذه الأنظمة في الولايات المتحدة. ويستند مبدأ على التدفئة من مفاعل صغير النووي السائل، يتم تحويلها إلى بخار ويشكل التيار النفاث، الذي يدفع المركبة الفضائية. على الرغم من أن يسمى الجهاز سائل مع وسائل العمل، ويستخدم عادة الهيدروجين. غرض آخر من الأنظمة النووية الفضاء - تعمل بالطاقة الكهربائية على متن الشبكة (المعدات) السفن والأقمار الصناعية.

أجهزة الاتصالات السلكية واللاسلكية الثقيلة الاتصالات الفضائية العالمية

في الوقت الحالي، يجري على محركات النووية للمساحة التي سيتم استخدامها في الاتصالات الفضائية جهاز الثقيل العمل. RSC "انيرجيا" نفذت دراسات وتصميم ونظام الاتصالات الفضائية العالمي قادر على المنافسة اقتصاديا مع الهاتف الخليوي الرخيصة التي كان من المفترض أن تحقيق نقل "مقسم" من الأرض إلى الفضاء.

الشروط الأساسية لخلق هم:

• تعبئة كاملة تقريبا من المدار الثابت بالنسبة للأرض (GEO) الأقمار الصناعية التشغيل والسلبي.
• استنفاد الموارد التردد؛
• تجربة إيجابية الخلق والاستغلال التجاري للمعلومات الأقمار الصناعية الثابتة بالنسبة للأرض "يامال".

عند إنشاء "يامال" منصة، كانت الحلول التقنية الجديدة 95٪، الأمر الذي مكن هذه الأجهزة لتصبح قادرة على المنافسة في السوق العالمية من الخدمات الفضائية.

ومن المفترض استبدال وحدات مع معدات الاتصالات التكنولوجية تقريبا كل سبع سنوات. وسيكون إنشاء نظام لل04/03 متعددة الأقمار الصناعية الثقيلة في المدار الثابت بالنسبة للأرض مع زيادة في الطاقة الكهربائية المستهلكة من قبلهم. في البداية، تم تصميم المركبة الفضائية على أساس الطاقة الشمسية 30-80 كيلو واط. وستكون الخطوة التالية استخدام المحركات النووية 400 كيلوواط مع سنة واحدة في واسطة النقل (لتوصيل وحدة أساسية GSO) و150-180 كيلو واط في وضع موسعة من العملية (10-15 سنة على الأقل) كمصدر للطاقة.

المحركات النووية في antimeteoritnoy حماية نظام الأرض

الانتهاء RKK "الطاقة" وقد أظهرت الأبحاث في تصميم أواخر 90 والتي في خلق antimeteoritnoy نظام الدفاع الأرض من نوى المذنبات والكويكبات محطة للطاقة النووية وYAERDU يمكن استخدامها ل:

1. إنشاء نظام لرصد مسارات الكويكبات والمذنبات التي تعبر مدار الأرض. لهذا المقترح لترتيب مركبة فضائية خاصة مجهزة بمعدات البصرية والرادارية للكشف عن المواد الخطرة، وحساب معايير مساراتها والدراسة الأولية من خصائصها. محرك النظام الفضائي النووي مع وضع مزدوج سعة الثرميوني NPI من 150 كيلو واط يمكن أن تشارك. يجب أن تكون حياتها لا يقل عن 10 عاما.
2. اختبارات تأثير (حراري جهاز الانفجار) إلى الكويكب آمن المكب. YAERDU تسليم السلطة للجهاز اختبار لكويكب المضلع يعتمد على كتلة الحمولة تسليمها (150-500 كيلو واط).
3. تسليم التعرض القياسية يعني (اعتراضية مجموع كتلة 15-50 طن) لتقترب من العالم الكائن الخطر. تتطلب النووية المحرك النفاث قدرة 10/01 MW للتسليم إلى تهمة حرارية الكويكبات الخطرة، والسطح الذي انفجار بسبب طائرة مادة الكويكب قادرة على رفضها من مسار خطير.

تسليم المعدات الأبحاث في الفضاء السحيق

يمكن أن يتم تسليم المعدات العلمية على الأجسام الفضائية (الكواكب البعيدة، والمذنبات الدورية والكويكبات) خارجا مع استخدام المراحل LRE الفضائية. استخدام المحركات النووية للمركبات الفضاء من المناسب، عندما وضعت إلى الإخراج مهمة للدوران جرم سماوي من القمر الصناعي، والاتصال المباشر مع جرم سماوي، واختيار العينات المادية وغيرها من البحوث التي تتطلب مجمع البحوث الزيادة الجماعية، وإدراج الهبوط ومراحل الإقلاع.

محركات المعلمات

سوف محرك نووي لمجمع البحوث المركبة الفضائية توسيع "بداية نافذة" (بسبب إفرازات تسيطر على سرعة العمل من الجسم)، الذي يبسط تخطيط ويقلل من تكلفة المشروع. فإن الدراسات التي أجريت من قبل RSC "انيرجيا"، أظهرت أن YAERDU 150 كيلو واط مع ما يصل الى ثلاث سنوات هو وسيلة واعدة لتقديم وحدات في الفضاء حزام الكويكبات.

وفي الوقت نفسه تقديم وحدة الأبحاث في فلك الكواكب البعيدة للنظام الشمسي يتطلب زيادة في الموارد، وتثبيت ما يصل إلى 5-7 سنوات النووي. ثبت أن مجمع YAERDU بسعة حوالي 1 MW كجزء من البحث سوف تسمح للمركبة فضائية تسارعت تسليم لمدة 5-7 سنوات إلى المدار قمرا اصطناعي معظم الكواكب البعيدة، روفرز الكواكب على سطح الأقمار الطبيعية لهذه الكواكب، والتسليم في الأرض الأرض مع المذنبات والكويكبات، والزئبق و أقمار كوكب المشتري وزحل.

رفع قابلة لإعادة الاستخدام (MB)

واحدة من أهم الطرق لتحسين كفاءة عمليات النقل في الفضاء هي العناصر التي يمكن إعادة استخدامها لنظام النقل. محرك نووي للطاقة المركبة الفضائية لا يقل عن 500 كيلو واط يسمح لك لخلق سحب قابلة لإعادة الاستخدام، وبالتالي تحسين كبير في كفاءة متعدد المستويات نظام النقل الفضائي. مفيدة بشكل خاص لمثل هذا النظام في برنامج توفير حركة الشحن سنوي كبير. على سبيل المثال سيكون برنامج استكشاف القمر مع إنشاء وصيانة قاعدة مأهولة في تزايد مستمر والمجمعات التكنولوجية والصناعية التجريبية.

حساب دوران

وفقا لRSC دراسات تصميم "انيرجيا"، وبناء قاعدة على سطح القمر وينبغي تسليم وحدات تزن حوالي 10 ألف طن، ومدار القمر - 30 م مجموع الشحنات من الارض في بناء قاعدة على سطح القمر مأهولة وزار المحطة المدارية القمر بحوالي 700-800 طن وحركة الشحن السنوي لتشغيل وتطوير قاعدة - 400-500 م.

ومع ذلك، فإن مبدأ المحرك النووي لا تسمح للشحن لتفريق بسرعة. ويرجع ذلك إلى فترة طويلة من وسائل النقل، وبالتالي، يجد وقتا طويلا أحزمة الإشعاع الحمولة لا يمكن أن يتم تسليم جميع الشحنات باستخدام زوارق القطر مع محرك النووي. ولذلك، فإن البضائع التي يمكن تقديمها على أساس YAERDU قدرت فقط 100-300 طن / سنة.

الكفاءة الاقتصادية

كمعيار لنظام النقل بين المدارات الكفاءة الاقتصادية فإنه من المستحسن استخدام قيمة تكلفة الوحدة من النقل لكل وحدة كتلة الحمولة (الدفيئة) من سطح الأرض إلى المدار المستهدف. وقد تم تطوير RSC "انيرجيا" النموذج الاقتصادي والرياضي، والتي تأخذ في الاعتبار العناصر الرئيسية للتكلفة في نظام النقل:

• إنشاء والقضاء على وحدة مدار الجرار.
• لشراء تشغيل منشأة نووية.
• تكاليف التشغيل، فضلا عن R & D والتكاليف الرأسمالية المحتملة.

تعتمد معايير التكلفة على المعلمات الأمثل للMB. باستخدام هذا النموذج تم التحقيق الكفاءة الاقتصادية النسبية التي يمكن إعادة استخدامها الجرار السلطة القائمة YAERDU حوالي 1 ميغاواط والساحبة للتصرف على أساس متقدمة السائل محرك الصاروخ في البرنامج لضمان إيصالها إلى ارتفاع مداري الأرض القمر 100 كم حمولة الكتلة الاجمالية 100 طن / سنة. عند استخدام نفس معززة القدرة الاستيعابية المساواة واجب "بروتون-M" وdvuhpuskovoy البناء الدائرة من تكاليف الشحن محددة نظام النقل لكل وحدة كتلة الحمولة باستخدام الجرار على أساس محرك النووي سيكون أقل ثلاث مرات من عند استخدام القابل للتصرف بناء على القاطرات مع محركات الصواريخ السائل من نوع MM-3.

استنتاج

الدفع النووي فعال لمساحة يساهم في حل المشاكل البيئية من الأرض، وهروب من رجل إلى المريخ، وخلق نظام البث اللاسلكي للطاقة في الفضاء، وتنفيذ دفن محسنة الأمان في الفضاء الأرضي النفايات المشعة شديدة الخطورة للطاقة النووية، وإنشاء قاعدة على سطح القمر مأهولة والتنمية التجارية من القمر، لضمان حماية الأرض من خطر الكويكبات والمذنبات.