Ბირთვული ძრავა spaceships

რუსეთი იყო და დღესაც არის ლიდერი სფეროში ბირთვული ძალა სივრცეში. გამოცდილება დიზაინი, მშენებლობა, გაშვება და ექსპლუატაცია კოსმოსური აღჭურვილია ბირთვული ძალა წყაროების ორგანიზაციებს, როგორიცაა RSC "ენერჯი" და "Roskosmos". ბირთვული ძრავის გაძლევთ ფუნქციონირებს თვითმფრინავი მრავალი წლის განმავლობაში, რაც მათ უფრო პრაქტიკული ვარგისიანობის არაერთხელ.

ისტორიული ჩანაწერები

გამოყენება ბირთვული ენერგია სივრცეში აღარ არის მხატვრული 70-იან წლებში გასული საუკუნის. პირველი ბირთვული ძრავების 1970-1988 დაიწყო კოსმოსში და წარმატებით გამოიყენება სივრცეში მანქანები (SV) დაკვირვების "აშშ-A". ისინი მიმართა თერმოელექტრული სისტემის ბირთვული ელექტროსადგური (ატომური) "მამალი" ელექტროენერგიის 3 კვ.

In 1987-1988 ორი მოწყობილობა "Plasma-A" ერთად thermionic NPP "ტოპაზი" 5 კვტ უკვე ფრენის ტესტირება სივრცეში, რომლის დროსაც სიმძლავრის ელექტრო ამძრავი (Ere) ბირთვული წყარო პირველად განხორციელდა.

კომპლექსი მიწისზედა ბირთვული ძალა ტესტირება thermionic ბირთვული სამონტაჟო "ენისეი" ძალა 5 კვ. საფუძველზე ამ ტექნოლოგიების განვითარებული პროექტები thermionic ბირთვული სიმძლავრის 25-100 კვ.

MB "ჰერკულესის"

RSC "ენერგია" 70 დაიწყო სამეცნიერო და პრაქტიკული კვლევები, რომლის მიზანი იყო, რომ შევქმნათ ძლიერი ბირთვული სივრცეში ძრავი interorbital tug (MB) "Hercules". სამუშაო გამოიწვია საფუძველი მრავალი წლის განმავლობაში ბირთვული ელექტრო Propulsion (YAERDU) ერთად thermionic ბირთვული სიმძლავრის რამდენიმე - ასობით კილოვატი და ელექტრო Propulsion ერთეული სიმძლავრის ათობით და ასობით კილოვატი.

დიზაინი პარამეტრების MB "Hercules":

• სასარგებლო ელექტროენერგიის ბირთვული - 550 კვ
• კონკრეტული იმპულსი ელექტრო Propulsion - 30 კმ / წმ;
• ელექტრო ძრავი thrust - 26 H;
• რესურსი ატომურ და ელექტრო Propulsion - 16,000 საათის განმავლობაში;
• სამუშაო ორგანოს ელექტრო Propulsion - ქსენონის;
• წონა (მშრალი) Tug - 14,5-15,7 t, მათ შორის NEI - 6.9 ტონა.

თანამედროვე

XXI საუკუნეში ეს არის დრო, რათა შეიქმნას ახალი ბირთვული ძრავი სივრცეში. 2009 წლის ოქტომბერში, შეხვედრაზე კომისიის ახალი რუსული პროექტის "ტრანსპორტისა და ენერგეტიკის მოდული მეგავატი კლასის ინსტალაციის ბირთვული ძალა" ოფიციალურად დამტკიცებული საპრეზიდენტო საბჭოს მოდერნიზაციისა და ტექნოლოგიური განვითარების რუსეთის ეკონომიკა. წამყვანი დეველოპერები:

• Reactor ქარხნის - სს "NIKIET".
• ბირთვული ელექტროსადგური აირტურბინული ძალა კონვერტაციის circuit, საფუძველზე ელექტრო Propulsion motors და იონური electrorocket YAERDU ზოგადად - SSC "კვლევის ცენტრი. M. V. Keldysha ", რომელიც ასევე პასუხისმგებელია ორგანიზაციის პროგრამის განვითარების, ტრანსპორტისა და ენერგეტიკის მოდული (TEM), როგორც მთელი.
• RSC "Energy", როგორც ზოგადი TEM დიზაინერი უნდა განვითარდეს ავტომატური მანქანა ამ მოდულის.

მახასიათებლები ახალი მონტაჟი

ახალი ბირთვული ძრავი სივრცეში რუსეთი გეგმავს კომერციული ოპერაცია მომდევნო რამდენიმე წლის განმავლობაში. დაპროექტებული მახასიათებლები აირტურბინული YAERDU შემდეგ. რეაქტორი გამოიყენება გაზის გაციების სწრაფი სელექციონერის reactor, ტემპერატურა სამუშაო სითხის (ნარევი მან / Xe), სანამ ტურბინას - 1500 K, ეფექტურობის კონვერტაცია თერმული ენერგიის შევიდა ელექტროენერგიის - 35%, რადიატორის ტიპის cooler - drip. ერთეული წონა (reactor, რადიაციული დაცვის, და კონვერტაციის სისტემა, მაგრამ გარეშე სამაცივრო emitter) - 6800 კგ.

ფართი ბირთვული ძრავა (ბირთვული, ბირთვული, ერთად EPS) გამოყენების გეგმა:

• როგორც ნაწილი სამომავლო სივრცე მანქანები.
• როგორც წყაროები ელექტროენერგია ენერგოტევადი სისტემები და კოსმოსური.
• გადაჭრის პირველი ორი პრობლემა ენერგეტიკული, სატრანსპორტო და მოდული უზრუნველყოს მიწოდების მძიმე electrorocket spaceships და სატრანსპორტო სამუშაო ორბიტაზე და შემდგომი გრძელვადიანი ენერგეტიკული მომარაგების აღჭურვილობა.

მუშაობის პრინციპი ბირთვული ძრავა

ეფუძნება არც სინთეზის ბირთვების ან ენერგიის გამოყენების დაშლა ბირთვული საწვავის შექმნან jet thrust. განასხვავებენ მონტაჟი პულსი ასაფეთქებელი და სითხის ტიპის. Blast მცენარეთა ასხივებს კოსმოსში მინიატურული ატომური ბომბები, რომ detonating რამდენიმე მეტრში, აფეთქების მივიღებთ გემი ნაბიჯია. პრაქტიკაში, ასეთი მოწყობილობები არ გამოიყენება.

Liquid გადაადგილების სისტემები, მეორეს მხრივ, უკვე დიდი ხანია შემუშავებულია და გამოცდილია. უკან 60s, საბჭოთა სპეციალისტების შემუშავებული ადეკვატური მოდელის RD-0410. ეს სისტემა განვითარებული ამერიკის შეერთებული შტატები. მათი პრინციპი ეფუძნება გათბობის თხევადი ბირთვული მინი reactor, ის გარდაიქმნება steam და აყალიბებს გამანადგურებელი ნაკადი, რომელიც უბიძგებს კოსმოსური. მიუხედავად იმისა, რომ მოწყობილობა ეწოდება თხევადი როგორც სამუშაო სითხე, როგორც წესი, წყალბადის გამოიყენება. მეორე მიზანი სივრცეში ბირთვული სისტემები - იკვებება ელექტრო საბორტო ქსელის (ტექნიკა) გემები და თანამგზავრების.

Heavy სატელეკომუნიკაციო მოწყობილობების გლობალური კოსმოსური კავშირგაბმულობის

ამ ეტაპზე, მიმდინარეობს მუშაობა ბირთვული ძრავა სივრცეში, რომელიც გამოყენებული იქნება მძიმე აპარატი სივრცეში კომუნიკაციები. RSC "Energia" არ ჩატარებულა კვლევები და დიზაინის გლობალური კოსმოსური კავშირგაბმულობის სისტემა არის ეკონომიკურად კონკურენტუნარიანი იაფი მობილური ტელეფონი, რომ უნდა მივაღწიოთ გადაცემა "სატელეფონო სადგური" დედამიწის კოსმოსში.

წინაპირობა მათი შექმნის:

• თითქმის სრული შევსების გეოსტაციონარულ ორბიტაზე (GEO) თანამგზავრების ოპერაციული და პასიურობა
• ამოწურვის სიხშირული რესურსი;
• პოზიტიური გამოცდილება შექმნა და კომერციული ექსპლუატაციის ინფორმაცია გეოსტაციონარული თანამგზავრების "Yamal".

როდესაც თქვენ შექმნით "Yamal" პლატფორმა, ახალი ტექნიკური გადაწყვეტილებები უკვე 95%, რამაც ასეთი მოწყობილობები გახდეს კონკურენტუნარიანი მსოფლიო ბაზარზე სივრცეში მომსახურება.

ეს არის ვარაუდი, ჩანაცვლება მოდულები ტექნოლოგიური საკომუნიკაციო აღჭურვილობა დაახლოებით ყოველ შვიდი წლის განმავლობაში. ეს შექმნის სისტემის მრავალ 3-4 მძიმე თანამგზავრების გეოსტაციონარულ ორბიტაზე ზრდა ელექტროენერგიის მათ მიერ მოხმარებული. თავდაპირველად, კოსმოსური უკვე შექმნილია საფუძველზე მზის ენერგიის 30-80 კვ. შემდეგი ნაბიჯი იქნება გამოიყენოს ბირთვული ძრავები 400 კვტ-მდე ერთი წლის განმავლობაში სატრანსპორტო რეჟიმი (მიწოდების ძირითადი მოდული GSO) და 150-180 კვ გაფართოებული რეჟიმი (მინიმუმ 10-15 წლის) როგორც დენის წყარო.

ბირთვული ძრავების antimeteoritnoy დაიცვას დედამიწა სისტემა

დასრულებულია RKK "Energy" გვიან 90 დიზაინი კვლევამ აჩვენა, რომ შექმნა antimeteoritnoy დედამიწის თავდაცვის სისტემის ბირთვი კომეტები და ასტეროიდები ატომური ელექტროსადგურის YAERDU შეიძლება გამოყენებულ იქნას:

1. შექმნა სისტემის მონიტორინგის ტრაექტორიების ასტეროიდები და კომეტები, რომ გადაკვეთა დედამიწის ორბიტაზე. ამ შემოთავაზებული მოწყობა სპეციალური კოსმოსური აღჭურვილია ოპტიკური და სარადარო აღჭურვილობა გამოვლენის საშიში ობიექტების, საანგარიშო პარამეტრების მათი ტრაექტორიები და პირველადი შესწავლა მათი თვისებები. სისტემა ბირთვული სივრცეში ძრავით ორსიხშირიანი thermionic NPI მოცულობა 150 კვ შეიძლება ჩაერთოს. მისი ცხოვრება უნდა იყოს მინიმუმ 10 წლის.
2. ტესტები ზემოქმედების (თერმობირთვული აფეთქება მოწყობილობა) ნაგავსაყრელის უსაფრთხო ასტეროიდი. YAERDU დენის მიწოდება ტესტი აპარატურა ასტეროიდი-პოლიგონის დამოკიდებულია მასა მიეწოდება payload (150-500 კვ).
3. მიწოდების სტანდარტული ექსპოზიციის ნიშნავს (რაკეტების საერთო მასა 15-50 ტონა) უახლოვდება სახიფათო ობიექტი მსოფლიოში. მოითხოვონ ბირთვული რეაქტიული ძრავი მოცულობა 1-10 MW მიწოდების საშიში ასტეროიდი თერმობირთვული მუხტის, ზედაპირზე, რომელიც აფეთქების გამო თვითმფრინავი asteroid მასალა შეუძლია თქვას ის სახიფათო გზას.

მიწოდების კვლევითი მოწყობილობის ღრმა სივრცეში

მიწოდების სამეცნიერო მოწყობილობები სივრცეში ობიექტების (პლანეტებზე, პერიოდული კომეტები, ასტეროიდები) შეიძლება განხორციელდეს გამოყენების სივრცე დაფუძნებული LRE ეტაპად. გამოიყენოს ბირთვული ძრავების სივრცეში მანქანა არის მიზანშეწონილი, როდესაც დააყენა ამოცანა გამომავალი ორბიტაზე ციურ სხეულზე სატელიტური პირდაპირი კონტაქტით ციური სხეული, შერჩევა მასალა ნიმუშები და სხვა კვლევითი მოითხოვს მასობრივი ზრდა კვლევითი კომპლექსი, ჩართვის სადესანტო და მიიღოს off ეტაპზე.

პარამეტრების ძრავები

ბირთვული ძრავი კოსმოსური კვლევითი კომპლექსი გაფართოებას "ფანჯარა დაწყების" (იმის გამო, რომ კონტროლირებადი მოხდის სამუშაო სიჩქარე ორგანო), რომელიც ამარტივებს დაგეგმვისა და ამცირებს პროექტის ღირებულება. კვლევების მიერ განხორციელებული RSC "Energia" აჩვენა, რომ YAERDU 150 კვ-მდე სამი წლის პერსპექტიული საშუალებების მიწოდების მოდულები სივრცეში ასტეროიდთა სარტყელი.

ამავე დროს მიწოდების კვლევის განყოფილების ორბიტაზე შორეული პლანეტები მზის სისტემა მოითხოვს რესურსების ზრდა, ბირთვული მონტაჟი 5-7 წლის განმავლობაში. დადასტურდა, რომ YAERDU კომპლექსი მოცულობა დაახლოებით 1 MW ნაწილი კვლევის საშუალებას კოსმოსური დაჩქარებული მიწოდება 5-7 წლის განმავლობაში ორბიტაზე ხელოვნური სატელიტური ყველაზე პლანეტებზე, პლანეტარული Rovers ზედაპირზე ბუნებრივი თანამგზავრი ამ პლანეტების და მიწოდების ადგილზე დედამიწის კომეტები, ასტეროიდები, მერკური და სატელიტები იუპიტერი და სატურნი.

მრავალჯერადი ლიფტით (MB)

ერთ-ერთი ყველაზე მნიშვნელოვანი გაუმჯობესების ეფექტურობის სატრანსპორტო ოპერაციები სივრცეში არის მრავალჯერადი ელემენტები სატრანსპორტო სისტემა. ბირთვული ძრავი კოსმოსური ძალა მინიმუმ 500 კვ საშუალებას გაძლევთ შექმნათ reusable ორი და ამით მნიშვნელოვნად გააუმჯობესებს ეფექტურობის მრავალ იარუსი სივრცეში სატრანსპორტო სისტემა. განსაკუთრებით სასარგებლოა ასეთი სისტემის პროგრამა უზრუნველყოფს დიდი წლიური სატვირთო მიმოსვლის. მაგალითი იქნება პროგრამა მთვარის exploration ერთად შექმნა და შენარჩუნება დაკომპლექტებული ბაზა მუდმივად იზრდება და ექსპერიმენტული ტექნოლოგიური და სამრეწველო კომპლექსები.

გაანგარიშება ბრუნვა

მისი თქმით, აღნიშნული პროექტი RSC "Energia", მშენებლობა ბაზაზე მთვარე უნდა იქნეს მოდულები მასით დაახლოებით 10 ტონა, ორბიტაზე Moon -. 30 მ სულ ტვირთის დედამიწის მშენებლობა დაკომპლექტებული მთვარის ბაზა დაათვალიერა და მთვარის ორბიტალური სადგური შეფასებულია 700-800 ტონა და წლიური სატვირთო მიმოსვლის ოპერაცია და განვითარების ბაზა - 400-500 მ.

თუმცა, პრინციპი ბირთვული ძრავა არ დაუშვას სატვირთო დასაშლელად სწრაფად. იმის გამო, რომ დიდი ხნის განმავლობაში სატრანსპორტო და, შესაბამისად, მნიშვნელოვანი დრო მოძიებაში payload რადიაციული ქამრები არ ყველა ტვირთი შეიძლება იქნეს გამოყენებით საბუქსირო გემებს ბირთვული ძრავა. აქედან გამომდინარე, ტვირთი, რომელიც შეიძლება მიეწოდოს საფუძველზე YAERDU შეფასდეს მხოლოდ 100-300 ტონა / წელიწადში.

ეკონომიკური ეფექტურობის

როგორც კრიტერიუმი ეკონომიკური ეფექტიანობის inter ორბიტაზე სატრანსპორტო სისტემა, ეს არის მიზანშეწონილი გამოყენება ღირებულება ერთეულის ღირებულება სატრანსპორტო ერთეულის მასა payload (GHG) ემისიების ზედაპირზე დედამიწის სამიზნე ორბიტაზე. RSC "Energia" ეკონომიკურ-მათემატიკური მოდელი, რომელიც ითვალისწინებს ძირითადი კომპონენტების ღირებულება სატრანსპორტო სისტემა შემუშავებულია:

• შექმნისა და ლიკვიდაციის ორბიტაზე tug ერთეული;
• შეძენის მოქმედი ბირთვული დაწესებულებაში;
• საოპერაციო ხარჯები, ისევე როგორც R & D და შესაძლო კაპიტალური ხარჯების ხარჯები.

ღირებულება პარამეტრების დამოკიდებული ოპტიმალური პარამეტრების MB. ამ მოდელის გამოყენებით გამოძიებული შედარებითი ეკონომიკური ეფექტურობის მრავალჯერადი tug დაფუძნებული YAERDU ძალა დაახლოებით 1 მვტ და ერთჯერადი tug საფუძველზე ინოვაციური თხევადი სარაკეტო ძრავა პროგრამაში, რათა უზრუნველყოს მიწოდების Earth Moon ორბიტაზე 100 კმ სიმაღლეზე ტვირთის საერთო მასა 100 ტონა / წელი. როდესაც იმავე booster ტარების მოცულობა თანაბარი პასუხისმგებლობა "Proton-M" და dvuhpuskovoy ჩართვა მშენებლობა სატრანსპორტო სისტემა კონკრეტული გადაზიდვის ხარჯები ერთეულის მასა payload გამოყენებით tug საფუძველზე ბირთვული ძრავა იქნება სამჯერ დაბალია, ვიდრე როდესაც გამოყენებით ერთჯერადი საფუძველზე საბუქსირო გემებს თხევადი სარაკეტო სისტემებში ტიპის MM-3.

დასკვნა

ეფექტური ატომური გადაადგილების სივრცეში ხელს უწყობს გარემოსდაცვითი პრობლემების გადაჭრის დედამიწაზე, ფრენის კაცის Mars, შექმნის უკაბელო გადაცემის ენერგია სივრცეში, განხორციელების უსაფრთხოების გაძლიერებული დაკრძალვის სივრცეში უაღრესად საშიში რადიოაქტიური ნარჩენების ადგილზე ბირთვული ენერგია, შექმნის დაკომპლექტებული მთვარის ბაზა და კომერციული განვითარების of the Moon, რათა უზრუნველყოს დაიცვას დედამიწა ასტეროიდი და კომეტა საშიშროება.