Interested Article - Ядерная электродвигательная установка

Ядерная электродвигательная установка (ЯЭДУ) — двигательная установка космического аппарата , включающая в себя комплекс бортовых систем космического аппарата (КА), таких как: электрический ракетный двигатель (ЭРД), система электропитания, обеспечиваемого ядерным реактором , система хранения и подачи рабочего тела (СХиП), система автоматического управления (САУ).

Общее описание

ЯЭДУ иногда путают с ядерным ракетным двигателем , что не совсем корректно, так как ядерный реактор в ЯЭДУ используется только для выработки электроэнергии . Она, в свою очередь, используется для запуска и питания электрического ракетного двигателя (ЭРД), а также обеспечивает электропитание бортовых систем космического аппарата .

ЯЭДУ состоит из трёх основных устройств: реакторной установки с рабочим телом и вспомогательными устройствами (теплообменник-рекуператор и турбогенератор-компрессор), электроракетной двигательной установки, холодильника-излучателя .

Достоинствами ЯЭДУ являются возможность 10-летней эксплуатации, большой межремонтный интервал и продолжительное время работы на одном включении . С физической точки зрения ЯЭДУ — компактный газоохлаждаемый реактор на быстрых нейтронах . .

Перспективы

По оценкам российских учёных ядерный ракетный двигатель может добраться до Плутона за 2 месяца и вернуться обратно за 4 месяца с затратой 75 тонн топлива, до Альфы Центавра за 12 лет, а до Эпсилон Эридана за 24,8 года .

История

Начало работ над ядерными двигателями приходится на 1960-е годы Ряд предприятий советской отрасли, в частности центр Келдыша , КБХА , Институт Доллежаля , принимали участие в этих работах, в результате был накоплен колоссальный опыт не только по работе с ядерными двигателями, но и по термоэмиссионным и термоэлектрическим энергоустановкам, а также по материалам и топливу .

В советское время c 1968 по 1988 гг. была выпущена серия спутников «Космос» с ядерными реакторами . Несколько аварий спутников этой серии вызвали большой резонанс .

**Стационарные плазменные двигатели** разной мощности

Установки первого поколения до начала XXI в. отличались невысокой мощностью : установки типа « Бук », производимые в 1970-е годы НПО «Красная звезда», имели мощность 5 киловатт, в то время как установка начала XXI в. имеет по проекту мощность в 200 раз выше — 1 мегаватт .

Отличие от ядерного ракетного двигателя , в котором реактор был нужен для разогрева рабочего тела и создания реактивной тяги , реактор ЯЭДУ вырабатывал тепловую энергию, которая преобразуется в электрическую и далее расходуется на работу двигателя, установка работает по замкнутому циклу без выброса радиоактивных веществ , специально для ЯЭДУ в СССР ^{[

нет в источнике

]} был создан стационарный плазменный двигатель СПД-290, тягой до 1500 мН .

Также для ЯЭДУ рассматривался ^{[

когда?

]} вариант ионного двигателя (ИД) высокой мощности разработанный исследовательским центром Келдыша — ИД-500 . Его параметры: мощность 32-35 кВт, тяга 375—750 мН, удельный импульс 70000 м/с, коэффициент полезного действия 0,75 ; он имеет электроды ионно-оптической системы, выполненные из титана с диаметром перфорированной отверстиями зоны 500 мм, катод газоразрядной камеры, который обеспечивает ток разряда в диапазоне 20-70 А и катод-нейтрализатор, способный обеспечить нейтрализацию ионного пучка в диапазоне токов 2-9 А . На следующем этапе разработки двигатель будет оснащен электродами из углерод-углеродного композиционного материала и катодом с поджигающим электродом, выполненным из графита .

Современные разработки

После того как подобная программа в США (проект NERVA ) была свёрнута в 1971 году, в 2020 году американцы вновь вернулись к данной теме, заказав разработку ядерного теплового двигателя (Nuclear Thermal Propulsion, NTP) компании Gryphon Technologies, для военных космических рейдеров на атомных двигателях для патрулирования окололунного и околоземного пространства , также с 2015 г. идут работы по проекту Kilopower .

В 2021 г. Космическое агентство Великобритании заключило соглашение с компанией Rolls-Royce , в рамках которого планируется создать ядерный силовой двигатель для космических аппаратов дальнего действия.

в России

В 2009 году проект ЯЭДУ мегаваттного класса для космических транспортных систем (сейчас - космический буксир « Нуклон ») утвердила Комиссия по модернизации и технологическому развитию экономики России при президенте России . Проект направлен на то, чтобы вывести Россию на лидирующие позиции в создании энергетических комплексов космического назначения, способных решать широкий спектр задач в космосе, таких как исследование Луны и дальних планет с созданием на них автоматических баз . Особенность проекта 2009—2018 гг. заключается в использовании специального теплоносителя — гелий-ксеноновой смеси , а также то, что рабочие органы системы и защиты реакторной установки выполнены из труб, изготовленных из молибденового сплава .

С 2010 года в России начались работы над проектом. Главным предприятием конструктором считается « НИКИЭТ », во главе с директором — генеральным конструктором Юрием Драгуновым. На начало 2016 года завершено эскизное проектирование , проектная документация , завершены испытания системы управления реактором , проведены испытания ТВЭЛ , проведены испытания корпуса реактора , проведены испытания полномасштабных макетов радиационной защиты реакторной установки .

На 2021 г. ведётся отработка макета; к 2025 году планируется создать опытные образцы данной энергоустановки; заявлена плановая дата лётных испытаний космического тягача с ЯЭДУ — 2030 год.

См. также

Примечания

↑ (неопр.) . Дата обращения: 11 декабря 2015. 22 декабря 2015 года.
(неопр.) . Дата обращения: 11 декабря 2015. 22 декабря 2015 года.
↑ (неопр.) . Дата обращения: 8 июля 2014. 12 ноября 2013 года.
↑ от 16 апреля 2016 на Wayback Machine // Коммерсантъ
(неопр.) . Дата обращения: 11 декабря 2015. 22 декабря 2015 года.
от 17 мая 2016 на Wayback Machine // АиФ
АКАДЕМИИ НАУК СССР КОМИССИЯ ПО РАЗРАБОТКЕ НАУЧНОГО НАСЛЕДИЙ К. Э. ЦИОЛКОВСКОГО ГОСУДАРСТВНЫЙ МУЗЕЙ ИСТОРИИ КОСМОНАВТИКИ им. к.э. ЦИОЛКОВСКОГО ТРУДЫ ДВАДЦАТЫХ ЧТЕНИЙ К. Э.ЦИОЛКОВСКОГО Секция «Проблемы ракетной и космической техники» Калуга, 1985 г. А. В. Багров, М. А. Смирнов, С. А. Смирнов МЕЖЗВЕЗДНЫЕ КОРАБЛИ С МАГНИТНЫМ ЗЕРКАЛОМ
Багров А. В., Смирнов М. А. Каравеллы для звездоплавателей // Наука и человечество . 1992—1994. — М. : Знание , 1994.
Международный ежегодник «Гипотезы прогнозы наука и фантастика» 1991 г. XXI век: строим звездолет. Александр Викторович Багров. Михаил Александрович Смирнов
(неопр.) . Дата обращения: 11 декабря 2015. 22 декабря 2015 года.
(неопр.) . Дата обращения: 14 декабря 2015. 22 декабря 2015 года.
↑ от 4 марта 2016 на Wayback Machine // КП, 10.04.2015
(неопр.) . Дата обращения: 14 декабря 2015. 22 декабря 2015 года.
.
(неопр.) . Дата обращения: 13 апреля 2017. 14 апреля 2017 года.
от 22 августа 2019 на Wayback Machine //galspace.spb.ru
(неопр.) . Дата обращения: 22 августа 2019. 22 августа 2019 года.
от 9 февраля 2021 на Wayback Machine // 3DNews , 1.10.2020
от 9 февраля 2021 на Wayback Machine // 3DNews , 16.01.2021
(неопр.) . Президент России (28 октября 2009). — «Предлагается уникальный прорывной проект создания транспортного энергетического модуля на основе ядерной энергодвигательной установки мегаваттного класса.» Дата обращения: 30 октября 2016. Архивировано из 30 октября 2016 года.
от 8 июля 2014 на Wayback Machine // Лента. Ру , июль 2014
(неопр.) . Дата обращения: 5 декабря 2015. 1 апреля 2016 года.
(неопр.) . Дата обращения: 11 декабря 2015. 22 декабря 2015 года.
(неопр.) . Дата обращения: 11 декабря 2015. 22 декабря 2015 года.
(неопр.) . Дата обращения: 3 августа 2015. 22 декабря 2015 года.
(неопр.) . Дата обращения: 11 декабря 2015. 22 июля 2018 года.
(неопр.) . Дата обращения: 4 декабря 2015. 29 ноября 2015 года.
от 5 марта 2016 на Wayback Machine // atomic-energy.ru

Литература

Гудилин В. Е. , Слабкий Л. И. Ядерные ракетные двигатели // . — М. , 1996. — 326 с.
Александр Железняков. (неопр.) . Портал "Космический мир" (сентябрь 2004). Дата обращения: 29 ноября 2016. Архивировано из 30 ноября 2016 года.
П.А.Карасев. (неопр.) . Агентство ПРоАтом (1 июня 2007). Дата обращения: 29 ноября 2016.
Синявский В. В. // Земля и Вселенная : журнал. — 2015. — № 3 . — С. 36—47 . — ISSN .